절단된 환자가 촉각과 움직임을 감지하는 데 도움이 되는 미래형 전자 팔

루크 스카이워커(Luke Skywalker)의 의수가 단순한 공상과학 소설이 아닌 미래를 꿈꾸며 과학자들은 작은 로봇의 도움을 받아 상지를 잃었을 때 상실한 중요한 감각을 재현하는 “로봇 팔”을 설계했습니다. 로봇은 절단 부위의 근육을 안전하게 진동시켜 이를 수행합니다.

2028년까지 글로벌 보철 및 보조기 시장 그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)의 2021년 보고서에 따르면 80억 달러 이상을 벌어들일 것으로 예상되지만 보철은 기계적인 길을 걷고 있습니다. 그들은 우리가 손을 벌리고 닫을 때 느끼는 것과 같이 일상 생활에서 우리를 돕는 많은 직관적인 감각을 실제로 설명할 수 없습니다.

클리블랜드 클리닉 러너 연구소(Cleveland Clinic Lerner Research Institute)의 의생명공학과 조교수이자 새로운 전자팔에 대한 연구의 주저자인 Paul Marasco 박사는 설명했습니다. 수요일에 게시됨 사이언스 로보틱스에서.

메탈과 사실적인 피부톤의 조합, 전자팔을 만나보세요.

인기있는 사이버펑크 비디오 게임 뒤에 있는 그룹과 같이 전자 무기를 연구하는 다른 많은 팀이 있지만 이전의 신 그리고 단단한 석회 금속Marasco는 그의 버전의 장점 중 일부를 선전하고 있습니다.

공상 과학 기계는 표준 성냥갑의 절반 크기의 강력한 로봇을 통해 뇌와 직접 정보를 번역합니다. 생각을 행동으로 바꾸는 동안 팔은 의도한 행동에 상응하는 감각을 전달하기 위해 동시에 뇌와 통신할 수 있습니다.

이 의수는 일반적인 의수에 비해 여러 가지 이점을 동시에 테스트한 최초의 생체공학 팔인 것처럼 보일 뿐만 아니라, 이러한 측정은 자연 팔의 역학을 사용하여 절단된 절단 환자의 무의식적 반사를 회복하기에 충분한 정밀도로 복제한다는 것을 나타냅니다.

우리는 매일 이 피드백에 의존합니다. 예를 들어, 우리가 커피 한 잔을 집었을 때 우리의 손은 탁자 위의 컵을 찾아 적당한 경도의 손잡이를 잡고 흘러내리는 것을 방지하기 위해 적시에 놓아둡니다. 우리는 팔 근육의 신경이 우리의 선택에 자동으로 반응하기 때문에 가장 힘든 아침에도 생각 없이 이 작업을 수행할 수 있습니다. 이 경우에는 “저 커피를 마셔야 합니다.”

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This bionic arm looks like something out of sci-fi

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Traditional prosthetic limbs can’t re-create such seamless movement because they run in manual drive — amputees have to keep their eyes on them at all times and worry about things a nondisabled person usually chalks up to intuition.

After testing the device on two study subjects and using unprecedented analytic tools, the team was excited to discover that the subjects reverted back to reflexive behaviors from before their amputation, including intuitive grip and natural eye movements — they could focus their sight away from the limb. 

The metallic arm requires three components: realignment of nerve endings, mini-robots that work as a sort of control center and the bionic arm itself. 

First, a surgical procedure takes an amputee’s unused nerve endings within the healthy part of the arm — those that used to be dedicated to removed parts, such as fingertips — and “plugs” them into the site of amputation.

“Your brain is like, ‘My fingers are connected to a muscle,’ [it just doesn’t] 이것은 어깨 근육 대 팔뚝 아래 근육이라는 것을 아십시오.”라고 Marasco가 설명했습니다.

생체 공학 팔은 절단 부위에 배치되고 작은 로봇은 소켓에 배치됩니다. 이 로봇은 환자가 팔을 걸었을 때 현재 연결되어 있는 신경 말단을 자극하여 해당 부위의 관련 부위를 누릅니다.

“당신은 그들의 근육을 이리저리 움직이고 이러한 정말 흥미로운 것들을 생성할 수 있습니다. 복잡한 손 움직임에 대한 지각적 환상입니다.”라고 Marasco가 말했습니다.

연구원들은 장치를 재활 클리닉으로 신속하게 추적하고 전통적인 보철보다 비용 효율적으로 만들기를 희망하면서 처음부터 시작하지 않고 기성 보철을 수정했습니다. 덜 발전된 보철물을 사용하는 사람들은 종종 절단 없이 신체의 한쪽을 과도하게 사용하여 결국 비용이 많이 드는 치료가 필요한 등 또는 어깨 문제를 초래합니다.

Marasco는 “이러한 고급 시스템은 처음에는 맞추는 데 비용이 더 많이 들지만 이를 사용하면 문제를 해결할 필요가 없기 때문에 해를 끼치지 않을 것입니다.”라고 말했습니다. “이것은 미래에 비용이 덜 들게 될 것입니다.”