O braço protético motorizado pode detectar o toque e o movimento com seus pensamentos

Keven Walgamott teve um bom “sentimento” sobre pegarar o ovo sem esmagá-lo.

O que parece simples para quase todos mais pode ser mais de uma tarefa hercúleo para Walgamott, que perdeu suas mão esquerda e peça de seu braço em um acidente elétrico 17 anos há. Mas testava para fora o protótipo de um braço protético da alto-tecnologia com dedos que não somente podem se mover, eles pode mover-se com seus pensamentos. E os agradecimentos a uma engenharia biomedicável team na Universidade de Utah, ele “sentido” o ovo suficientemente bem assim que seu cérebro poderia dizer a mão protética para não espremer demasiado duramente.

Isso é porque a equipe, conduzida pelo professor adjunto Gregory Clark da engenharia biomedicável da Universidade de Utah, desenvolveu uma maneira para de “o braço LUKE” (assim que nomeado depois que a mão robótico que Luke Skywalker obteve “no império golpeia para trás”) de imitar a maneira que uma mão humana sente objetos enviando os sinais apropriados ao cérebro. Seus resultados foram publicados em um papel novo co-sido o autor pelo estudante doutoral Jacob George de engenharia biomedicável de U, estudante doutoral anterior David Kluger, Clark e outros colegas na edição a mais atrasada da robótica da ciência do jornal. Uma cópia do papel pode ser obtida enviando por correio electrónico [email protected]

Nós mudamos a maneira que nós estamos enviando essa informação ao cérebro de modo que combine o corpo humano. E combinando o corpo humano, nós podíamos ver benefícios melhorados. Nós estamos fazendo sinais mais biològica realísticos.”

Jacob George, estudante doutoral de engenharia biomedicável, Universidade de Utah

Isso significa que um amputado que veste o braço protético pode detectar o toque de algo delicado ou duro, compreende melhor como o pegarar, e executa as tarefas delicadas que seriam de outra maneira impossíveis com um padrão protético com ganchos ou garras do metal para as mãos.

“Pôs-me quase aos rasgos,” Walgamott diz sobre a utilização do braço de LUKE pela primeira vez durante testes clínicos em 2017. “Era realmente surpreendente. Eu nunca pensei que eu poderia sentir outra vez nessa mão.”

Walgamott, um mediador imobiliário da cidade ocidental do vale, Utá, e um de sete assuntos de teste na Universidade de Utah, podiam arrancar uvas sem esmagá-las, pegarar um ovo sem rachá-lo, e manter a mão da sua esposa com uma sensação nos dedos similar àquela de uma pessoa sã.

“Uma das primeiras coisas que quis fazer foi posto sobre sua aliança de casamento. Isso é duro de fazer com uma mão,” diz Clark. “Era muito movente.”

Como aquelas coisas são realizadas é com uma série complexa de cálculos e de modelagem matemáticos.

O braço de LUKE

O braço de LUKE estêve durante o processo de desenvolvimento por uns 15 anos. O braço próprio é feito na maior parte dos motores e das peças do metal com um silicone claro “pele” sobre a mão. É posto por uma bateria externo e prendido a um computador. Foi desenvolvido pela pesquisa de DEKA & pelo Development Corp., - hampshire - uma empresa baseada nova fundada pelo decano Kamen do inventor de Segway.

Entrementes, a equipe da Universidade de Utah tem desenvolvido um sistema que permitisse que o braço protético bata nos nervos do portador, que são como os fios biológicos que enviam sinais ao braço ao movimento. Faz que os agradecimentos a uma invenção professor emeritus Richard A. Normann da engenharia biomedicável da Universidade de Utah pelo distinto chamaram a disposição de eléctrodo inclinada Utá. A disposição é um pacote de 100 microelétrodos e os fios que sejam implantados nos nervos do amputado no antebraço e conectados a um computador fora do corpo. A disposição interpreta os sinais dos nervos ainda-restantes do braço, e o computador tradu-los aos sinais digitais que dizem o braço para se mover.

Mas igualmente trabalha a outra maneira. Para executar tarefas tais como pegarar objetos exige mais do que apenas o cérebro que diz a mão para mover-se. A mão protética deve igualmente aprender como “sentir” o objeto a fim saber quanto pressão exercer porque você não pode figurar aquele para fora apenas olhando o.

Primeiramente, o braço protético tem os sensores em sua mão que enviam sinais aos nervos através da disposição imitar o sentimento que a mão obtem em cima de agarrar algo. Mas igualmente importante é como aqueles sinais são enviados. Envolve compreender como seu cérebro trata as transições na informação quando toca primeiramente em algo. Em cima do primeiro contacto de um objeto, uma explosão dos impulsos é executado acima dos nervos ao cérebro e diminui então. Recrear isto era uma etapa grande.

“Apenas fornecer a sensação é uma grande coisa, mas a maneira que você envia que a informação é igualmente criticamente importante, e se você a faz mais biològica realística, o cérebro compreenderá que melhor e o desempenho desta sensação igualmente serão melhores,” diz Clark.

Para conseguir isso, a equipe de Clark usou cálculos matemáticos junto com impulsos gravados do braço de um primata para criar um modelo aproximado de como os seres humanos recebem estes testes padrões diferentes do sinal. Esse modelo foi executado então no sistema de braço de LUKE.

Pesquisa futura

Além do que a criação de um protótipo do braço de LUKE com um sentido de toque, a equipe total já está desenvolvendo uma versão que seja completamente portátil e não precise de ser prendida a um computador fora do corpo. Em lugar de, tudo seria conectado sem fio, dando ao portador a liberdade completa.

Clark diz que a disposição de eléctrodo inclinada Utá é igualmente capaz de enviar sinais ao cérebro para mais do que apenas o sentido de toque, tal como a dor e a temperatura, embora o toque dos endereços do papel primeiramente. E quando seu trabalho actualmente envolver somente os amputados que perderam suas extremidades abaixo do cotovelo, onde os músculos mover a mão são encontrados, Clark diz que sua pesquisa poderia igualmente ser aplicada àquelas que perderam seus braços acima do cotovelo.

Clark espera aquele em 2020 ou 2021, três assuntos de teste poderão tomar a HOME do braço ao uso, durante a aprovação reguladora federal.

A pesquisa envolve um número de instituições que incluem o departamento do u da neurocirurgia, departamento da medicina física e a reabilitação e o departamento da ortopedia, a universidade do departamento de Chicago da biologia e da anatomia Organismal, o departamento da clínica de Cleveland LLC Neuro da ondinha das empresas do neurotechnology da engenharia biomedicável, e do Utá e microsistemas de Blackrock. O projecto é financiado pelo Defense Advanced Research Projects Agency e pelo National Science Foundation.

“Este é um esforço interdisciplinar incrível,” diz Clark. “Nós não poderíamos ter feito este sem os esforços substanciais de todos nessa equipe.”