仿生機(jī)器手臂將幫助截肢者恢復(fù)觸摸能力

每天，您使用手指、手腕和前臂單擊鼠標(biāo)、在鍵盤上鍵入或滑動(dòng)屏幕，但是如果你失去了手怎么辦？什么樣的機(jī)器可以恢復(fù)你的抓握、點(diǎn)擊或觸摸的能力？在一項(xiàng)新的研究中，猶他大學(xué)的一組研究人員重新設(shè)計(jì)了一個(gè)假肢系統(tǒng)，讓一個(gè)手被截肢的男人感受到各種各樣的感覺(jué)，幫助他抓住各種精致的物體。

“許多人認(rèn)為觸覺(jué)是一種感覺(jué)，但觸覺(jué)實(shí)際上包含許多不同的感官，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的博士后研究員雅各布喬治說(shuō)?！澳闶稚嫌?u>傳感器可以感受到疼痛、溫度、振動(dòng)、壓力，所以我們正在做的就是找出每個(gè)小傳感器?！?/p>

研究人員首先將電極植入截肢者前臂的周圍神經(jīng)，為丟失的手制作一種替換布線系統(tǒng)。然后他們刺激每個(gè)電極內(nèi)部的不同電路，以找出觸發(fā)每個(gè)感覺(jué)指令的內(nèi)容。然后將這些信息映射到假手上，以創(chuàng)造出相當(dāng)于從真實(shí)的手中獲得相同的感覺(jué)。

幾千年來(lái)，人類一直在使用假肢，在大多數(shù)歷史中，假肢由固體附件或相對(duì)粗糙的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成。然而近幾十年來(lái)，假體使用更輕和更強(qiáng)的復(fù)合材料，并結(jié)合微處理器和自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此變得越來(lái)越復(fù)雜。

但仍然存在一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)：縮小截肢者和替代肢體之間的感覺(jué)差距。包括M.I.T.，凱斯西儲(chǔ)大學(xué)和匹茲堡大學(xué)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)正在使用神經(jīng)接口來(lái)監(jiān)測(cè)身體信號(hào)，并將復(fù)雜的人體運(yùn)動(dòng)控制轉(zhuǎn)化為機(jī)器運(yùn)動(dòng)。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員開(kāi)始研究一種可以連接到截肢者神經(jīng)系統(tǒng)的仿生假體，并且FDA在2014年批準(zhǔn)將其作為醫(yī)療器械。

研究人員在研究中確保觸覺(jué)只來(lái)自假體，并且受試者的感受不會(huì)受到手觸摸事物的影響。他們蒙住眼睛，遮住耳朵，將仿生手臂放在幾英尺外的桌子上。然后他們要求他用仿生手盲目地抓住各種看不見(jiàn)的物體（如泡沫或塑料塊）是“軟”還是“硬”。

接下來(lái)，研究人員希望提高主體感受到看不見(jiàn)的物體紋理的速度。以前芝加哥大學(xué)合作者的研究創(chuàng)造了一個(gè)模型，說(shuō)明非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的大腦如何用爪子觸摸表面。對(duì)于這項(xiàng)新研究，研究人員利用這些信息來(lái)調(diào)整受試者如何看待他抓住的物體。