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La arma prostética motorizada puede detectar tacto y movimiento con sus pensamientos

Keven Walgamott tenía buen “aserrar al hilo” sobre tomar el huevo sin el machacamiento de él.

Qué parece simple para casi todo el mundo puede ser más de una tarea hercúlea para Walgamott, que perdió su mano izquierda y pieza de su arma en un accidente eléctrico hace 17 años. Pero él probaba fuera el prototipo de una arma prostética de alta tecnología con los dedos que no sólo pueden moverse, ellos puede moverse con sus pensamientos. Y los gracias a una ingeniería biomédica team en la universidad de Utah, él “aserrado al hilo” el huevo bastante bien así que su cerebro podría informar la mano prostética no exprimir demasiado difícilmente.

Eso es porque las personas, llevadas por la universidad del profesor adjunto Gregory Clark de la ingeniería biomédica de Utah, han desarrollado una manera para la “arma de LUCAS” (así que nombrado después de que la mano robótica que Lucas Skywalker consiguió en “el imperio golpee detrás”) de imitar la manera que una mano humana asierra al hilo objetos enviando las señales apropiadas al cerebro. Sus conclusión fueron publicadas en un nuevo papel co-sido autor por el estudiante doctoral Jacob George, estudiante doctoral anterior David Kluger, Clark y otros colegas de la ingeniería biomédica de U en la última edición de la robótica de la ciencia del gorrón. Una copia del papel puede ser obtenida enviando por correo electrónico [email protected]

Cambiamos la manera que estamos enviando esa información al cerebro de modo que iguale el cuerpo humano. E igualando el cuerpo humano, podíamos ver ventajas perfeccionadas. Estamos haciendo señales más biológico realistas.”

Jacob George, estudiante doctoral de la ingeniería biomédica, universidad de Utah

Eso significa que un amputado que desgasta la arma prostética puede detectar el tacto algo suavidad o duro, que entiende mejor cómo tomarlo, y que realiza las tareas delicadas que serían de otra manera imposibles con un patrón prostético con los ganchos de leva o los ganchos del metal para las manos.

“Casi me puso a los desgarros,” Walgamott dice sobre usar la arma de LUCAS por primera vez durante pruebas clínicas en 2017. “Era realmente asombrosa. Nunca pensé que podría aserrar al hilo en esa mano otra vez.”

Walgamott, un agente inmobiliario de la ciudad del oeste de la lima hoya, Utah, y uno de siete temas de prueba en la universidad de Utah, podían arrancar las uvas sin el machacamiento de ellas, tomar un huevo sin quebrarlo, y llevar a cabo la mano de su esposa con una sensación en los dedos similar a la de una persona sana.

“Una de las primeras cosas que él quiso hacer fue puesto en su anillo de bodas. Eso es duro de hacer con una mano,” dice a Clark. “Era muy móvil.”

Cómo esas cosas son realizadas está con una serie compleja de cálculos y de modelado matemáticos.

La arma de LUCAS

La arma de LUCAS ha estado en el revelado por unos 15 años. La arma sí mismo se hace sobre todo de los motores y de las piezas del metal con un silicio sin obstrucción “piel” sobre la mano. Es movida por motor por una batería externa y alambrada a una computador. Fue desarrollada por DEKA Research & Development Corp., una nueva - Hampshire - compañía basada fundada por decano Kamen del inventor de Segway.

Mientras tanto, la universidad de las personas de Utah ha estado desarrollando un sistema que permite que la arma prostética golpee ligeramente en los nervios del portador, que son como los alambres biológicos que envían señales a la arma al movimiento. Hace que los gracias a una invención por la universidad de profesor distinguido emeritus Richard A. Normann de la ingeniería biomédica de Utah llamaron el arsenal de electrodo inclinado Utah. El arsenal es un manojo de 100 microelectrodos y los alambres que se implantan en los nervios del amputado en el antebrazo y se conectan con una computador fuera de la carrocería. El arsenal interpreta las señales de los nervios aún-restantes de la arma, y la computador los traduce a las señales digitales que informan la arma moverse.

Pero también trabaja la otra manera. Para realizar tareas tales como tomar objetos requiere más que apenas el cerebro que informa la mano moverse. La mano prostética debe también aprender cómo “aserrar al hilo” el objeto para saber cuánta presión para ejercer porque usted no puede imaginar eso apenas observándolo.

Primero, la arma prostética tiene sensores en su mano que envíen señales a los nervios vía el arsenal de imitar la sensación que la mano consigue sobre asir algo. Pero igualmente importante es cómo se envían esas señales. Implica el entender de cómo su cerebro se ocupa de transiciones en la información cuando primero toca algo. Sobre el primer contacto de un objeto, una explosión de impulsos se ejecuta encima de los nervios al cerebro y después disminuye. La reconstrucción de esto era un paso grande.

“Apenas ofrecer la sensación es una gran cosa, pero la manera que usted envía que la información es también crítico importante, y si usted la hace más biológico realista, el cerebro entenderá que mejor y el funcionamiento de esta sensación también serán mejores,” dice a Clark.

Para lograr eso, las personas de Clark utilizaron cálculos matemáticos junto con impulsos registrados del brazo de un primate para crear un modelo aproximado de cómo los seres humanos reciben estas diversas configuraciones de la señal. Ese modelo entonces fue ejecutado en el sistema de armas de LUCAS.

Investigación futura

Además de crear un prototipo de la arma de LUCAS con un sentido del tacto, las personas totales están desarrollando ya una versión que sea totalmente portátil y no necesite ser alambrada a una computador fuera de la carrocería. En lugar, todo sería conectada inalámbrico, dando al portador la libertad completa.

Clark dice que el arsenal de electrodo inclinado Utah es también capaz de enviar señales al cerebro para más que apenas el sentido del tacto, tal como dolor y temperatura, aunque el tacto de los direccionamientos del papel sobre todo. Y mientras que su trabajo ha implicado actualmente solamente a los amputados que perdieron sus extremidades abajo del codo, donde los músculos mover la mano se localizan, Clark dice que su investigación se podría también aplicar a los que perdieron sus armas encima del codo.

Clark espera eso en 2020 o 2021, tres temas de prueba podrán llevar el hogar de la arma el uso, hasta que finalice aprobación reglamentaria federal.

La investigación implica a varias instituciones incluyendo el departamento del u de la neurocirugía, departamento del remedio físico y rehabilitación y departamento de la ortopedia, la universidad del departamento de Chicago de la biología y de la anatomía Organismal, el departamento de la clínica de Cleveland LLC neuro de la ondulación de las compañías del neurotechnology de la ingeniería biomédica, y de Utah y los microsistemas de Blackrock. El proyecto es financiado por el Defense Advanced Research Projects Agency y el National Science Foundation.

“Esto es un esfuerzo interdisciplinario increíble,” dice a Clark. “No habríamos podido hacer esto sin los esfuerzos sustanciales todos en esas personas.”