ルーク・スカイウォーカーが切断者に再び触れて感じることを可能にしたことから命名されたロボットアーム:「それはほとんど涙を流しました」

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ルーク・スカイウォーカーが切断者に再び触れて感じることを可能にしたことから命名されたロボットアーム:「それはほとんど涙を流しました」

By Good News Network-2019年7月24日
写真:ダン・ヒクソン/ユタ大学工学部

画期的な新しい技術的成果のおかげで、切断者のKeven Walgamottは、新しいロボットアームを使用して卵をつぶさずに拾い上げることに「気持ち」を持っていました。

ほぼ全員にとって簡単に思えるのは、17年前に電気事故で左手と腕の一部を失ったウォルガモットにとって、より困難な仕事です。しかし、彼が卵を拾ったとき、彼は動くことができるだけでなく、自分の考えで動くことのできる指でハイテクの人工腕のプロトタイプを試していました。そしてユタ大学の生物医学工学チームのおかげです。 、彼は卵を十分に「感じた」ので、彼の脳は義手に強く絞らないように伝えました。

それは、ユタ大学生物医学工学准教授グレゴリークラークが率いるチームが「ルークアーム」(ルークスカイウォーカーが受け取ったロボットハンドにちなんで命名された)の方法を開発したからです。 スターウォーズ:帝国の逆襲)適切な信号を脳に送信することにより、人間の手が物体を感じる方法を模倣します。

彼らの発見は、Uバイオメディカルエンジニアリングの博士課程の学生であるジェイコブジョージと他の同僚が共著した最新の論文に掲載されました。 科学ロボティクス

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「その情報を脳に送信する方法を変更して、人体に一致するようにしました。そして、人体を一致させることで、改善された利点を見ることができました」 「より生物学的に現実的な信号を作成しています。」

つまり、義足を装着している切断者は、柔らかくて硬いもののタッチを感知し、それを拾う方法を正確に理解し、金属製のフックや手の爪を備えた標準的な補綴では不可能な繊細な作業を実行できます。

「私はほとんど泣きそうになりました」と、2017年の臨床試験中に初めてLUKEアームを使用することについてWalgamott氏は言います。私はその手に再び感じることができるとは思わなかった。」

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ケベンウォルガモットとルークアーム–ユタ大学神経インターフェースセンターによる写真

ユタ州ウエストバレーシティの不動産業者であり、ユタ大学の7人の被験者の1人であるウォルガモットは、ぶどうをつぶさずに摘み取り、卵を割れずに拾い上げ、妻の手をつかむことができました健常者の指に似た指で。

「彼が最初にやりたかったことの1つは、結婚指輪を置くことでした。片手でやることは難しい」とクラークは言う。 「とても感動的でした。」

それらがどのように達成されるかは、一連の複雑な数学的計算とモデリングを通してです。

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LUKEアームは約15年間開発されています。アーム自体は、ほとんどが金属製のモーターでできており、手には透明なシリコン「スキン」が付いています。外部バッテリーから電力を供給し、コンピューターに配線します。

一方、ユタ大学のチームは、義手が着用者の神経を利用できるシステムを開発してきました。これは、腕に信号を送って移動する生体ワイヤのようなものです。それは、ユタ州の傾斜電極アレイと呼ばれる発明によるものです。アレイは、前腕の切断者の神経に埋め込まれ、体外のコンピューターに接続された100個の微小電極とワイヤーの束です。アレイは、まだ残っている腕の神経からの信号を解釈し、コンピューターはそれらを腕に動くように指示するデジタル信号に変換します。

しかし、それは他の方法でも機能します。オブジェクトを拾うなどのタスクを実行するには、脳に手を動かすよう指示するだけでは不十分です。義手は、見るだけではそれを把握できないため、どれだけの圧力をかけるかを知るために、オブジェクトを「感じる」方法を学ばなければなりません。

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第一に、義手はセンサーを手に持っており、アレイを介して神経に信号を送り、手が何かをつかんだときの感覚を模倣します。しかし、同様に重要なのは、これらの信号の送信方法です。それは、脳が最初に何かに触れたときに、情報の遷移をどのように扱うかを理解することを伴います。物体が最初に接触すると、衝動のバーストが神経を駆け抜けて脳に達し、その後先細りになります。これを再現することは大きな一歩でした。

「感覚を提供することは大したことですが、その情報を送信する方法も非常に重要であり、それをより生物学的に現実的にすれば、脳はそれをよりよく理解し、この感覚のパフォーマンスも良くなります」とクラークは言います。

それを達成するために、クラークのチームは、霊長類の腕からの記録されたインパルスとともに数学的計算を使用して、人間がこれらの異なる信号パターンを受信する方法の近似モデルを作成しました。その後、そのモデルはLUKE Armシステムに実装されました。

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触覚を備えたLUKEアームのプロトタイプを作成することに加えて、チーム全体は完全にポータブルで、体外のコンピューターに配線する必要のないバージョンをすでに開発しています。代わりに、すべてがワイヤレスで接続され、着用者に完全な自由が与えられます。

クラークは、ユタ州の傾斜電極アレイは、痛みや温度などの触覚だけでなく脳にも信号を送ることができると述べていますが、この論文は主に触覚に関するものです。そして現在、彼らの仕事は、手を動かす筋肉が位置している肘の下の四肢を失った切断者のみに関係しているが、クラークは、肘の上で腕を失った人にも彼らの研究を適用できると言います。

クラークは、2020年または2021年に3人の被験者が腕を家に持ち帰って使用できるようになり、連邦政府の規制当局の承認を待っています。

ユタ大学から転載

見る 下のビデオの動作中の腕)

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