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L'arme prothétique motorisée peut détecter le contact et le mouvement avec vos pensées

Keven Walgamott a eu une bonne « sensation » au sujet de capter l'oeuf sans l'écraser.

Ce qui semble simple pour presque tous les autres peut être plus d'une tâche herculéenne pour Walgamott, qui a détruit sa main gauche et pièce de son arme dans un accident électrique il y a 17 ans. Mais il vérifiait à l'extérieur le prototype d'une arme prothétique de pointe avec les doigts qui non seulement peuvent déménager, ils peut déménager avec ses pensées. Et grâce à un génie biomédical team à l'université de l'Utah, il « ressenti » l'oeuf assez bien ainsi son cerveau pourrait indiquer la main prothétique ne pas serrer trop dur.

C'est parce que l'équipe, aboutie par l'université du professeur agrégé Gregory Clark de génie biomédical d'Utah, a développé une voie pour la « arme de LUC » (ainsi nommé après que la main robotisée qui Luc Skywalker a obtenu dans « l'empire heurte de retour ») d'imiter la voie qu'une main humaine ressent des objectifs en envoyant les signes appropriés au cerveau. Leurs découvertes étaient publiées dans un papier neuf Co-écrit par l'étudiant au doctorat Jacob George, ancien étudiant au doctorat David Kluger, Clark et d'autres collègues de génie biomédical d'U dans la dernière édition de la robotique de la Science de tourillon. Une copie du papier peut être obtenue en envoyant [email protected]

Nous avons changé la voie que nous envoyons cette information au cerveau de sorte qu'il concurrence le corps humain. Et en concurrençant le corps humain, nous pouvions voir les avantages améliorés. Nous effectuons les signes plus biologiquement réalistes. »

Jacob George, étudiant au doctorat de génie biomédical, université de l'Utah

Cela signifie qu'un amputé utilisant l'arme prothétique peut détecter le contact de quelque chose doux ou dur, comprend mieux comment le prendre, et effectue les tâches fragiles qui seraient autrement impossibles avec une norme prothétique avec des crochets ou des griffes en métal pour des mains.

« Il m'a presque mis aux déchirures, » Walgamott dit au sujet d'utiliser l'arme de LUC pour la première fois pendant les tests cliniques en 2017. « Elle était réellement étonnante. Je n'ai jamais pensé que je pourrais se sentir dans cette main de nouveau. »

Walgamott, un agent immobilier réel de la ville occidentale de vallée, l'Utah, et un de sept sujets d'expérience à l'université de l'Utah, pouvaient plumer des raisins sans les écraser, capter un oeuf sans le fissurer, et juger la main de son épouse avec une sensation dans les doigts assimilée à celle d'une personne apte.

« Une des premières choses qu'il a voulu faire a été mise sur sa sonnerie de mariage. Il est difficile de faire c'avec une main, » dit Clark. « Elle était très mobile. »

Comment ces choses font est par une suite complexe de calculs et de modélisation mathématiques.

L'arme de LUC

L'arme de LUC a été à l'étude pendant environ 15 années. L'arme elle-même est faite d'en grande partie moteurs et pièces en métal avec du silicium clair « peau » au-dessus de la main. Elle est actionnée par une batterie externe et câblée à un ordinateur. Elle a été développée par DEKA Research & Development Corp., - le Hampshire - une société-relais neuve fondée par doyen Kamen d'inventeur de Segway.

En attendant, l'université de l'équipe d'Utah avait développé un système qui permet à l'arme prothétique de brancher sur les nerfs du porteur, qui sont comme les fils biologiques qui envoient des signes à l'arme au mouvement. Elle fait que grâce à une invention par l'université de professeur distingué emeritus Richard A. Normann de génie biomédical d'Utah appelé l'Utah a incliné le choix d'électrode. Le choix est un paquet de 100 micro-électrodes et des fils qui sont implantés dans les nerfs de l'amputé dans l'avant-bras et branchés à un ordinateur en dehors du fuselage. Le choix interprète les signes des nerfs encore-restants d'arme, et l'ordinateur les traduit aux signaux numériques qui indiquent l'arme déménager.

Mais cela fonctionne également l'autre voie. Pour effectuer des tâches telles que capter des objectifs exige plus que juste le cerveau indiquant la main déménager. La main prothétique doit également apprendre comment « ressentir » l'objectif afin de savoir combien de pression d'exercer parce que vous ne pouvez pas figurer cela à l'extérieur juste en le regardant.

D'abord, l'arme prothétique a les détecteurs dans sa main qui envoient des signes aux nerfs par l'intermédiaire du choix d'imiter la sensation que la main obtient en saisissant quelque chose. Mais également important est comment ces signes sont envoyés. Elle concerne comprendre comment votre cerveau traite des passages dans l'information quand il touche d'abord quelque chose. Sur le premier contact d'un objectif, un paquet d'impulsions des impulsions fonctionne vers le haut des nerfs au cerveau et puis diminue. La récréation de ceci était une étape importante.

« Juste la fourniture de la sensation est une affaire, mais la voie que vous envoyez que l'information est également en critique importante, et si vous la rendez plus biologiquement réaliste, le cerveau comprendra que lui mieux et le rendement de cette sensation seront également meilleurs, » indique Clark.

Pour réaliser cela, l'équipe de Clark avait l'habitude des calculs mathématiques avec des impulsions enregistrées de l'arme d'un primate pour produire un modèle environ de la façon dont les êtres humains reçoivent ces différentes configurations de signe. Ce modèle a été alors mis en application dans le système d'arme de LUC.

Future recherche

En plus de produire un prototype de l'arme de LUC avec un sens de contact, l'équipe générale développe déjà une version qui est complet portative et n'a pas besoin d'être câblée à un ordinateur en dehors du fuselage. Au lieu de cela, tout serait branché sans fil, donnant au porteur la liberté complète.

Clark dit que le choix d'électrode incliné parUtah est également capable d'envoyer des signes au cerveau pour plus que juste le sens du contact, tel que la douleur et la température, bien que le contact d'adresses de papier principalement. Et tandis que leur travail a actuel seulement les amputés impliqués qui ont détruit leurs membres en dessous du coude, où les muscles déménager la main sont localisés, Clark dit que leur recherche pourrait également être appliquée à ceux qui ont détruit leurs armes au-dessus du coude.

Clark espère cela en 2020 ou 2021, trois sujets d'expérience pourront prendre la maison d'arme à l'utilisation, en attendant l'autorisation réglementaire fédérale.

La recherche fait participer un certain nombre d'institutions comprenant le Service de Neurochirurgie de l'u, service de médicament matériel et rééducation et service d'orthopédie, l'université du service de Chicago de la biologie et de l'anatomie Organismal, le service de la clinique de Cleveland LLC neuro d'ondulation de compagnies de génie biomédical, et de l'Utah de neurotechnology et microsystèmes de Blackrock. Le projet est financé par l'Agence de la défense pour les projets de recherche avancés et le National Science Foundation.

« C'est un effort interdisciplinaire incroyable, » dit Clark. « Nous ne pourrions pas avoir fait ceci sans efforts considérables de tout le monde sur cette équipe. »