Dirbtinė ranka su tikrais jausmais

Pastaraisiais metais buvo padaryta nepaprasta mechaninė pažanga protezuojant galūnes, įskaitant nervų skaidulų perjungimą, kad būtų galima valdyti sudėtingas mechanines rankas (žr. A Lifelike Prosthetic Arm ), ir smegenų sąsajas, leidžiančias sudėtingai valdyti mintis (žr. Smegenys padeda keturkampiams mintimis judinti robotines rankas ). Tačiau dėl visos šios pažangos protezuotos galūnės negali grąžinti jutimo informacijos naudotojui, todėl jiems sunkiau atlikti tokias užduotis, kaip paimti daiktus jų nesutraiškant ar neprarandant sukibimo.

Lietimo sąsaja : Naujos rūšies nervų sąsaja suteikia dėvėtojui Igoriui Speticui lytėjimo pojūtį 20 dėmių ant jo protezo.

Dabar Klivlando veteranų reikalų medicinos centro ir Case Western Reserve universiteto mokslininkai sukūrė naujos rūšies sąsają, kuri gali perteikti lytėjimo pojūtį iš 20 dėmių ant protezuotos rankos. Tai daroma tiesiogiai stimuliuodama nervų pluoštus, vadinamus periferiniais nervais, pacientų rankose; iki šiol sąsaja buvo įdiegta dviem žmonėms. Be to, implantai ir toliau veikia po 18 mėnesių, o tai yra svarbus įvykis, nes elektrinės sąsajos su nerviniu audiniu gali palaipsniui pablogėti.

KAM vaizdo įrašą Prieš kelias savaites pagamintame 48 metų Ohajo valstijoje, kuris prieš trejus metus per nelaimingą atsitikimą prarado dešinę ranką, protezu paėmė ir pašalino vyšnių stiebus, nesutraiškydamas jų nuo per didelio suspaudimo. Tai įvyko dėl naujos technologijos, kuri leido jėgos detektoriams ant jo protezuotos rankos skaitmenų perduoti prisilietimo informaciją tiesiai į tris žirnio dydžio nervų sąsajas, chirurgiškai implantuotas apatinėje dešinėje rankoje. Jis valdo ranką naudodamas standartinę technologiją, vadinamą mioelektrine sąsaja, kuri naudoja signalus iš apatinės rankos raumenų, kad valdytų rankų protezavimo judesius.

Darbas atveria galimybę, kad galūnių protezavimas vieną dieną gali suteikti žmonėms ilgalaikį ir niuansuotą grįžtamąjį ryšį, sakoma. Dustinas Taileris , Case Western profesorius už projektą.

Lee Milleris , Šiaurės Vakarų universiteto neurologijos profesorius, kuris nedalyvavo tyrime, sako, kad pasiekimas atrodo puikus. Tai yra didžiausias man žinomas periferinių nervų stimuliacijos sukeltų skirtingų prisilietimo pojūčių skaičius, o 18 mėnesių trunkantis stabilumas taip pat yra neprilygstamas, sako Milleris. Taileris sako, kad ruošiamas dokumentas apie darbą.

Nervų centras : Šis septynių milimetrų ilgio prietaisas, vadinamas manžetės elektrodu, gali perteikti jausmus iš jutiklių, esančių ant protezuotos rankos ar pirštų, kai yra pritvirtintas prie periferinio nervo rankos kelme.

Šios technologijos esmė yra pritaikyta sąsajos versija, žinoma kaip manžetės elektrodas. Trys rankos nerviniai ryšuliai – radialinis, vidurinis ir alkūnkaulis – laikomi septynių milimetrų rankogaliuose, kurie juos švelniai išlygina, sukeldami įprastai apvalius ryšulius į stačiakampę konfigūraciją, kad būtų padidintas paviršiaus plotas.

Tada iš viso 20 elektrodų ant trijų rankogalių perduoda elektrinius signalus į nervų skaidulas, vadinamas aksonais, iš išorinių gyvų ląstelių apsauginio apvalkalo, kuris supa tas nervines skaidulas. Šis metodas skiriasi nuo kitų eksperimentinių technologijų, kurios prasiskverbia į apvalkalą, kad būtų galima tiesiogiai liesti aksonus. Manoma, kad šios apvalkalą prasiskverbiančios sąsajos suteikia didesnę skiriamąją gebą, bent jau iš pradžių, tačiau su potencialiai didesne signalo degradacijos ar nervų pažeidimo rizika ilgainiui. Ir todėl jie nebuvo tikrinami ilgiau nei kelias savaites.

Vyšnias graibstantis tiriamasis yra Igoris Speticas iš Madisono, Ohajo valstijos. Jis neteko darbo, kai jis buvo sutraiškytas kalimo plaktuku, kai gamino aliuminį reaktyviniam varikliui. Dabar jis turi du mažus laidus, išsikišusius iš viršutinės dešinės rankos prievado. Laboratorijoje Taileris tuos diržus sujungia su įrenginiu, kuris generuoja elektrinius signalus, siunčiamus į manžetę. Šis prietaisas savo ruožtu gauna suveikimo informaciją iš jutiklių, esančių ant jo protezuotos rankos.

Jo jutiminis grįžtamasis ryšys iki šiol buvo jaučiamas tik laboratorijoje, tačiau Speticas išpažįsta nuostabą dėl savo unikalaus bandymo. Labai įdomu pamatyti, ką jie daro, ir tikiuosi, kad tai gali padėti kitiems žmonėms, sako Spetic. Žinau, kad mokslas trunka ilgai. Jei aš ko nors negaunu parsinešti namo, bet kitas žmogus gauna, viskas tik į gera.

Tyrėjai kruopščiai įdeda implantus, kad nustatytų, kur Speticas suvokia trūkstamas galūnės jėgas. Įdiegtas Spetic gali aptikti kelių pirštų ir trūkstamos rankos nugaros bei šono pojūčius, atitinkančius protezo įvestis. Kai implantas yra vietoje, pojūčiai visada atsiranda tose pačiose vietose ir nesikeičia, sako Speticas.

Taileris gali suderinti elektrinius signalus, siunčiamus į manžetę, kad sukurtų įvairius pojūčius. Speticas sako, kad kartais atrodo, kad jis liečia rutulinį guolį, o kartais – tarsi šepečiu braukytų į vatos kamuoliukus, švitrinį popierių ar plaukus.

Taileris sako, kad „Spetic“ pranešimai yra natūralesni ir naudingesni, nei neaiškus triukšmingas jausmas, kurį dažnai keldavo ankstesnės eksperimentinės technologijos. Tai reiškia, kad gali būti įmanoma pritaikyti pojūtį taip, kad pacientas jaustųsi, pavyzdžiui, liečiantis rašiklio tašką. Kitos grupės ir įmonės kuria geresnius jėgos detektorius, kad būtų galima pritvirtinti prie protezinės rankos ir generuoti tokius niuansuotus signalus.

Tyrimai yra išties pažangiausi ir pirmaujantys pasaulyje pagal tiesioginį jutiminį grįžtamąjį ryšį amputuotiems ligoniams, sako Jackas Judy. Medicinos ir inžinerinių technologijų nanomokslų institutas Floridos universitete Geinsvilyje. Judy neseniai dirbo Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūros programos vadovu, kur vadovavo a programa kuriuo siekta pagerinti neuroninių sąsajų, naudojamų kontroliuoti galūnių protezavimą kareivių amputuotiems asmenims, veikimą ir patikimumą. Mažiausiai 1715 karių buvo amputuoti karuose Irake ir Afganistane.

Kitos esamos technologijos suteikia jutimo įvestį tiesiai į nervus. Pavyzdžiui, kochleariniai implantai stimuliuoja klausos nervą, kad atkurtų klausą, o klajoklio nervo, kuris eina nuo smegenų kamieno iki krūtinės ir pilvo, stimuliavimo technologijos gali būti naudojamos epilepsijai ir net depresijai gydyti. Tačiau, kalbant apie nervų stimuliavimą, siekiant užtikrinti veiksmingą žmonių lytėjimo pojūtį, pažanga buvo daug mažesnė, sako Judy.

Yra ir kitų požiūrių į jutiminį grįžtamąjį ryšį, įskaitant pastangas tai padaryti tiesiogiai naudojant smegenų implantus (žr. „Protezavimui suteikti lytėjimo pojūtį“). Tačiau smegenų implantai laikomi toliau esančiais dėl didesnių saugumo problemų atidarant kaukolę. „Case Western“ darbas yra bandomasis galimybių bandymas, o Taileris sako, kad jei viskas bus gerai, prietaisas gali būti rinkoje per penkerius–10 metų.

paslėpti