仿生假肢现在可以遵循主人的心理指示

朱迪·奥康奈尔·蓬科斯（Jodie O'Connell-Ponkos）在粗心地处理工业绞肉机时失去了手臂。它发生在1985年。几乎立即，她接受了假肢，并戴了好几年。一直以来，那个女孩讨厌她的人造手，一旦她把它扔掉了。从那时起，她已经20年没有使用其他假肢了。

她不是唯一一个不太喜欢假肢的人。许多失去肢体的人拒绝穿假肢，因此乔迪的故事并不少见。被截肢者患者拒绝使用传统的假肢以及先进的伺服驱动系统。据统计，现代系统的故障率达到75％。

原因之一是许多新的假肢使用现代材料，功能强大的伺服器和改进的固定装置。但是大多数人造肢体的控制系统是在1950年代开发的。从那以后，几乎没有什么变化。这些假肢大多数使用相当简单的控制系统。只有最先进的型号才配备可测量肢体其余部分的电活动并做出相应响应的传感器。使用这种假体需要扎实的实践，但仍然令人不适。

今年，O'Connell-Poncos参加了新的医疗计划。她被提供去测试一种新型的假体，该假体甚至可以检测到非常微弱的神经末梢信号，而不仅仅是肌肉。由义齿公司设计合作。这是一个仿生系统，几乎执行假牙所有者刚刚想到的所有自然运动。


新的假体可以使复杂的动作与另一只手的动作同步。上面，新奇事物的所有者表明，现在她可以将头发扎成马尾辫了，没有任何问题。

Coapt于2013年进入市场。现在约有200人使用她的假肢。使用内置计算机系统控制假体，该计算机系统分析从肌肉接收的电信号并将其传输到假体的机械部分。

这种假体与其他系统之间的区别在于能够识别每个特定运动的信号。假体开发人员将传统的肌电系统与音频系统进行了比较。他们说，这样的系统只能确定音乐的音量，而不能识别单个歌曲。普通假肢也是如此-他们可以感知信号，但不能区分信号所负责的运动。

然而，新的假体“理解”该电信号必须由手指激活，而该电信号必须由手腕激活。结果，假肢根据使用者的想法工作。如果他决定拿些东西，假体会自动响应该信号。如果假体拥有者想要矫正头发，则系统可以满足拥有者的意图。如上所述，Coapt的设备与另一只肢体同步动作，因此您可以用自己的自然手和人造手执行协调的动作。

很快，Coapt将发布第二代更高级的假体。今年，该公司获得了使用普渡大学开发的技术的使用权。。它使您可以直接从皮肤读取电信号，然后将这些信号转换为假体机械系统的命令。

Coapt并不是唯一一家开发复杂仿生假肢的公司，该假体可以对人的做事意图做出回应。不久前，居住在美国俄亥俄州俄亥俄州的Melissa Loomis从DARPA 那里收到了一个复杂的假体。


与以前的系统不同，这种假体不仅响应对行动的精神冲动。使用DARPA开发程序的人甚至可能会对这个主题有所感触。鲁米斯（Loomis）感觉到他的人造手的五个手指中的四个以及手掌。

假体本身包括两个部分：一个连接到女性肩膀神经末梢的收发器，以及一个带有信号接收器的假体本身。一旦Loomis决定移动其肢体，接收器就会拾取神经末梢中的信号，将其解码并将其传递到假体。仿生假体相应地做出响应，从而激活一个或另一个伺服系统。结果-人造手移动。

为了与DARPA假体配合使用，有必要将大约100种不同的触点植入到肩膀中，以通过收发器和几个温度传感器连接肩膀的神经末梢。

去年测试的另一种仿生假肢可以应对楼梯。它是在芝加哥康复学院的研究实验室开发的。假肢自动确定假肢所有者将要执行的动作类型。

为此，计算机假体系统使用位于剩余肢体9个残留肌肉中的每个中的电极读取肌电信号。之后，将13个机械传感器集成到假体中。一种特殊的算法可以识别信号，分析模式，然后系统根据情况开始行动。



去年，引入了另一种以思想为动力的假肢，称为MyoElectric Sensor（IMES）。

从事复杂仿生假体研究的专家声称，创建这种类型的更高级系统的主要障碍绝不是假体的机械和电子部件的复杂性。主要问题是读取大脑发出的信号。例如，如果一个人想举手，则大脑中约有5亿个神经元被激活。科学家可以接收和分析最多数百个此类神经元的同时信号。模块化假肢（MPL）项目的参与者之一麦克劳克林教授说：“我们有很多事情要做，但是很少有工具可以用来分析所有这些。”

即使是最先进的系统，例如MPL或Coapt假肢，也使用一组预定义的运动。例如，用手指指向，握紧拳头，用刷子刷和其他动作只有6到8个。普通手比任何最先进的现代假牙都具有更多的功能。但是每个月都有新的，更复杂和先进的系统。因此，在出现功能齐全的机械臂之前，可能没有多少时间了。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397861/