科學(xué)家研發(fā)未來派仿生手臂 使用微型機(jī)器人使截肢者恢復(fù)自然反射能力

時間:2021-09-02

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導(dǎo)語:導(dǎo)讀:金屬手臂需要三個組成部分:神經(jīng)末梢的重新排列,作為一種控制中心的微型機(jī)器人和仿生手臂本身。

  據(jù)外媒CNET報道,盧克·天行者的機(jī)械假肢不僅僅是科幻小說中的幻想,科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)計了一個"仿生手臂",它從微型機(jī)器人那里獲得幫助,以重新創(chuàng)造失去上肢時失去的重要感覺。這些機(jī)器人通過安全地振動截肢部位的肌肉來實現(xiàn)這一目的。

  根據(jù)Grand View Research公司2021年的一份報告,到2028年,全球假肢和矯形器市場價值預(yù)計將達(dá)到80億美元以上,但人造假肢已經(jīng)遇到了一個機(jī)械障礙。它們無法真正說明許多在日常生活中幫助我們的直觀感覺,例如張開和合上雙手的感覺。

  克利夫蘭診所勒納研究所生物醫(yī)學(xué)工程系副教授Paul Marasco解釋說:“我們?nèi)匀辉谑褂迷诙?zhàn)前后達(dá)到高峰的技術(shù),”他是周三發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上的關(guān)于新型仿生手臂研究的主要作者。

  雖然還有其他幾個團(tuán)隊在研究仿生手臂,但Marasco稱他的版本有幾個優(yōu)點。這個具有科幻外觀的裝置通過大約只有標(biāo)準(zhǔn)火柴盒一半大小的強大機(jī)器人將信息直接轉(zhuǎn)換到大腦中。在將“思想”轉(zhuǎn)化為行動的同時,手臂可以同時與大腦聯(lián)系,提供與該預(yù)期行動相對應(yīng)的感覺。

  該假肢似乎是第一個同時測試其優(yōu)于典型假肢的多項指標(biāo)的仿生手臂,這些指標(biāo)表明,它精確地復(fù)制了自然手臂的力學(xué)原理,足以恢復(fù)使用它的截肢者的無意識反射。傳統(tǒng)的假肢無法重新創(chuàng)造這種無縫的運動,因為它們是以手動方式運行的--截肢者必須一直盯著它們,并擔(dān)心非殘疾人通常歸咎于直覺的事情。

  在對兩名研究對象進(jìn)行測試并使用新的分析工具后,研究小組興奮地發(fā)現(xiàn),研究對象恢復(fù)了截肢前的反射性行為,包括直觀的握力和自然的眼球運動--他們可以將視線從肢體上移開。

  金屬手臂需要三個組成部分:神經(jīng)末梢的重新排列,作為一種控制中心的微型機(jī)器人和仿生手臂本身。

  首先,一個手術(shù)過程將截肢者在手臂健康部分未使用的神經(jīng)末梢--那些曾經(jīng)專門用于切除的部分。"你的大腦就像,'我的手指與肌肉相連',它只是不知道那是你肩膀上的肌肉,而不是你前臂上的肌肉,"Marasco解釋說。

  仿生手臂被放置在截肢部位,微型機(jī)器人被裝入接受腔。這些機(jī)器人壓在該部位的相關(guān)區(qū)域,當(dāng)病人使用手臂時,刺激現(xiàn)在連接的神經(jīng)末梢。

  Marasco說:“你可以使他們的肌肉產(chǎn)生這些真正有趣的東西--這些復(fù)雜的手部運動的知覺幻覺?!?/p>

  研究人員修改了現(xiàn)成的假肢,而不是從頭開始。他們希望將這些設(shè)備快速送入康復(fù)診所,使其比傳統(tǒng)假肢更具成本效益。使用那些不太前沿的假肢的人往往過度使用他們沒有截肢的那一側(cè)身體,導(dǎo)致背部或肩部問題,最終需要昂貴的醫(yī)療護(hù)理。

  “這些前沿的系統(tǒng)開始時安裝起來比較昂貴,但如果你使用它們,它們就不會傷害你,因為你不必對它們進(jìn)行核算,”Marasco說?!斑@將是未來花費較少的東西?!?/p>


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