科学家开发出便携式仿生手,它可以恢复患者手臂的触觉!

科技的进步应该以造福人类为终级目标,在仿生手的研究中,科学家也是遵循着这个宗旨在不断的努力。

很多人,因为疾病或是意外失去了手臂,从此生命因缺少了最重要的东西而变得暗淡无光,生活不便。

这些年,科学家一直在为研发出更好的仿生手而努力着。前两天,一个意大利,瑞士和德国联合研究团队为我们带来了好消息。

他们研发出一种便携式仿生手,重要的是它能通过一系列微小的电极和复杂的传感器恢复原本手臂该有的触觉!

这项技术将便携式仿生手与电脑相结合,将来自人造手指的信息翻译成大脑可以理解的语言,然后通过电极发送回身体。

英国的阿尔梅里纳(Almerina )女士接受了这个仿生手的佩戴测试,测试时长为 6 个月。

在接受 BBC 采访时,她开心的告诉记者,这个假肢改变了她的生活,她现在可以很顺利的穿好衣服,系好鞋带。这些事情虽小,但是至少能让她感觉到人生是完整的。

其实这款仿生手在 2014 年就开始研发了,但是当时使用的仍然是 20 世纪 50 年代开发的控制系统。

这套控制系统包括笨重的电缆和背带组成的身体动力供电系统和肌电系统。肌电系统使用安放在截肢部位皮肤中的电子传感器检测肌肉活动,之后把这些活动信息发送给电机,从而使电机运转。

例如,要使二头肌收缩,需要人工肘关节先弯曲,但这不符合人类的直觉,往往在大量训练之后,患者才能熟练使用假肢。

当年,一个名为丹尼斯·阿博索伦森的人成了最早的受试者,他在 2004 年时因为爆炸失去了手臂。

经过测试,丹尼斯能分辨出 78% 的物体是软的还是硬的。通过触摸,他还可以描述出棒球,玻璃,橘子等物体的大小和形状。

而现在,阿尔梅里纳佩戴的这个仿生手能带给她跟丹尼斯一样的感觉,不同的是她只需背着一个小电脑,这意味着仿生手不再依赖实验室那些大设备了!

2013 年,世界首个触觉仿生手诞生!这款仿生手直接通过夹在胳膊的两个主神经上的电极与神经系统连接在一起,目的是为了恢复截肢患者的触觉。

患者可以借助电极,通过意念控制义肢,义肢还可把触觉信号传输给大脑。

佩戴者可以轻松拿起小球

还可以拿起杯子和钥匙

研制者表示,它是第一个提供实时感知反馈的仿生手,是假肢发展中的一次巨大突破。

同在 2013 年,芝加哥市基础工程公司 Coap 也推出了一款引人注意的仿生手臂。这款仿生手臂可以识别细微神经信号,更重要的是应用了新型控制系统。

系统被包裹在一个黑色的小盒子中,由一个电路板和一组算法组成,该算法使用模式识别技术解码从手臂肌肉中传递来的电信号。从而成为了连接用户的想法和假体动作之间的桥梁。

在改变仿生手制方式的道路上,其他两个领先的假肢制造公司也在努力着。约翰霍普金斯模块化假肢上肢(MPL)可以使用模式识别软件操作。

17 年 11 月美国马里兰州约翰霍普金斯大学开发出一种可以进行自由控制并提供感官反馈的假肢手臂。

这一革命化的假肢是一个完整的肢体体系,允许 8 个方向自由度的控制,远远超越目前的义肢。

研究人员利用航天飞机上火箭助推器的微缩改良版完成了这项研发,开发出了比传统电池动力臂更有力道的火箭驱动臂。

该火箭驱动臂的原理是催化剂催化燃烧产生蒸汽,供给推力驱动机械手运动。

与使用时间极短的电池动力臂相比,该火箭驱动臂在保证推力和功能性的前提下,可连续使用 18 小时。

不过,需要冷却器来处理废热与废气,也可以采用外覆通透性皮肤“排汗”的方式来散热,排汗量与正常人夏天出汗的水准相当。

在临床使用中,假肢的自由控制和综合感官的反馈表明,与原来的肌肉神经再造相比,新假肢是一个更直观的、并拥有自然感觉的握力机械手臂。

而 TechPunk 之前为大家介绍过的德克研究公司(DEKA Research)以《星球大战》中卢克·天行者的假肢命名的“LUKE Arm” 采用的就是 Coapt 系统,同时还装备一个无线的脚部控制系统。

现在,限制假肢发展的因素不是手臂的设计和制造技术(以 MPL 为例,它由 26 个关节和上百个传感器组成),而是破译大脑信号的带宽。

科学家解释道:“在移动手臂的时候,可能有 5 亿个神经元参与,但是现在我们最多只能观测到几百个神经元,目前我们观测它们的能力却是有限的”。

未来科学家希望可以通过在患者皮肤下甚至大脑中植入电极的方式来直接探测大脑的神经活动,这样的话就可以更大程度的还原截肢患者的触觉了。