Yeni Biyonik Kol, Ampute Hastaların Dokunmayı Hissetmesini Sağlıyor, Mevcut Protezlere Uyarlanıyor – ExtremeTech

Kanca ve çivi ayaklarından çok uzun bir yol kat ettik: Cleveland Clinic’teki Lerner Araştırma Enstitüsü’nden bilim adamları, amputelerin motor ve duyusal nöronlarıyla doğrudan etkileşime girebilen ve gerçekten benzeri görülmemiş bir derece sağlayan biyonik kollar geliştirdiler. kontrol ve duyusal sadakat. Daha da havalı, bunu mevcut protezlere uyarlanmış ticari olarak temin edilebilen donanımlarla yaptılar. Bu, yeni teknolojik gelişmelere genellikle zaten pahalı olan protezler için büyük fiyat artışlarının eşlik ettiği bir alanda önemlidir.

Mevcut COTS (Ticari Olarak Sunulan Kullanıma Hazır) bileşenlerini kullanmak, maliyet ve bulunabilirlik ile ilgili sorunları basitleştirir, ancak kendi sorunları. Geleneksel bir elektromekanik protez koldan iyi DEX istatistikleri elde etmeye çalışmak, QWOP veya El Simülatörü oynamaya benzer. Daha yüksek hızlarda yapmaya çalıştığınızda gerçek emeğe dönüşen varsayımsal olarak yönetilebilir bir kontrol problemidir. (QWOP veya Hand Simulator oynamamış olanlarınız için bunlar, kontrol şemasını yönetmekle mücadele etmenin oyunun zorluğunun çoğunu yarattığı oyunlardır.)

El Simülatörü kontrol şemasını kullanmak zorunda olduğunuzu düşünün. kendi kolunuzun ve elinizin hareketini kontrol etmek için, ancak kumandayı iki elinizle tutmak yerine tek dirsekle çalıştırmanız gerekir.

Hiç yoktan iyidir, uzun bir atışla – ama kesinlikle iyileştirme için de yer var.

Bir uzuv kesildiğinde, kişinin duyu ve motor nöronlarının aksonları kopar, ancak üst kısımları hala oradadır. ve sinirler beyinden “çıkarılmaz”. Bu, bazı amputelerin neden hayalet uzuv ağrısı yaşadığının bir parçasıdır. Ayna tedavisinin bu insanlardan bazılarında işe yaramasının nedeni de bu.

Bu çalışmadaki araştırmacılar, “hedefli reinnervasyon” olarak bilinen cerrahi bir prosedürle uyumlu bir protez uzuvda kullanıma hazır kuvvet sensörlerini güçlendirdi. Hedeflenen yeniden canlandırmada, cerrahlar hastanın eksik uzvunu yönetecek olan mevcut duyusal veya motor nöronlarının kopmuş uçlarını alır ve bunları hastanın cildindeki bozulmamış yerlere veya vücudun herhangi bir yerindeki sağlam kaslara hizmet eden fedakar duyu nöronlarının aksonlarına bağlar. hastanın vücudu. Bu, beynin hastanın ampute uzvunun eksik kısımlarına ait olduğuna inandığı deride lekeler oluşturur.

Bu noktaları oluşturmak bir ödünleşim içeriyor çünkü bilim adamları esasen bir nöronun bağlantısını kesip diğerini takıyorlar. aynı türden.

Bu genellikle değerli bir takas olarak görülür, çünkü yapay bir uzvu doğrudan geri bildirim gibi bir şeyle kontrol edebilmenin yararı, biraz daha hassas bir önkol parçasından çok daha faydalıdır.

Biyonik’in arkasındaki COTS teknolojisi kolun kendisi basittir. Motor ve duyu sinirleri yeniden bağlanıp iyileştiğinde, ekip motor nöronuna bir dinleme elektrotu yerleştirdi ve dokunsal geri bildirim sağlamak için yeni duyusal yamaya (tıpkı VR haptik giysilerindekiler gibi) bir taktör zili yerleştirdi. Katılımcılar nesneleri kavramak için hareket ettiklerinde, biyonik kol üzerindeki elin açılma veya kapanma derecesi kısmen, doğrusal hareketi mekanik olarak dönme hareketine çeviren Bowden kablosu adı verilen bir şey kullanılarak rapor edildi.

Bunun için Araştırmacılar, yapılarının tam olarak ne kadar gelişme sağladığını ölçmek için, katılımcıların doğru dokunsal sertliğe sahip nesneleri çıkarmak için bir kabın içinde balık tutmalarını sağlayarak ayrıntılı ayrım için protezleri test ettiler (beyzbol ve stres topuna karşı duş kabarcığı düşünün). Test katılımcıları, hangi nesneyi tuttuklarını belirlemek için diğer harici ipuçlarını kullanmalarını önlemek için buzlu gözlükler ve ses geçirmez kulaklıklar taktı.

Denemedeki iki katılımcı, kısmen, ampütasyonlarının doğası.

Bu, yapay uzuvun aslında bir insan kolu veya eli ile aynı şekilde yapıldığı anlamına gelmez. Ancak bu özel durumda, söz konusu kişi, bir grup çeldiriciyle karıştırılmaktan doğru sertlikteki nesneleri doğru bir şekilde seçebildi. Ayrıca, doğru miktarda güçle bir makarna kutusu alıp, her zaman gözleriyle yapay eli takip etmek yerine, nereye koymayı planladığına bakabildi. Bu, çok daha akıcı, sezgisel bir hareket deneyimi sağlar: daha fazla akış, daha az QWOP.

İnsan sinir sistemini yapay bileşenlerle arayüzlemek, bir siborgun tam tanımıdır ve biyonik kollar sayesinde kinestetik geri bildirime sahiptir. arayüz bölgesinin cerrahi olarak yeniden canlandırılması, robot güçlendirmelerinin insanlara gerçek hayatta nasıl yardımcı olabileceğinin harika bir örneğidir. Ancak bu yenilenmiş biyonikler, bugün yalnızca ölümlüler için zaten uygulanabilir olsa da, Neuromancer veya The Matrix gibi büyük implantlara sahip gerçek hayattaki siborglar, şu anda bilim adamları için zor bir asansör. Herhangi bir şeyi sinir sistemine “bağlamanın” uygulanabilirliği, tasarımının cildi kırıp kırmayacağına bir şekilde bağlıdır.

Eğer kalıcı bir nesne tekrar iyileşip cildin kendi kendine kapanmasına izin veriyorsa, bu daha kolaydır. vücudun iltihaplanma tepkisi; transdermal implantlar da günlük yaşamda devrilme riski altındadır.

Geleceğin bu versiyonu gelene kadar, bunun gibi kademeli ilerlemeler, her seferinde hassas bir dokunuşla, amputelerin hayatlarına biraz normallik getirebilir.

Şimdi Okuyun:

‘Luke Skywalker’ Robotik Protez, Ampute Hastaların Yeniden Hissetmesini SağlıyorBluetooth ve Beyin Dalgalarıyla Güçlendirilen Yeni Protez Kolİsviçre, Dünyanın İlk Cyborg Olimpiyatlarını Düzenliyor.