エンジニアが開発したバイオニックアームは、患者に自然な動作を取り戻す

クリーブランドクリニックの研究者は、上肢切断患者に自然な動作を取り戻す新しいバイオニックアームを開発しました。この技術は世界初であり、研究結果はScience Roboticsに掲載されています。

国際的な研究チームは、バイオニックシステムに3つの重要な機能を組み合わせました。直感的なモーター制御、触覚、グリップの運動感覚です。最後の機能は、手の開閉感覚です。

研究チームは、クリーブランドクリニックを中心に、アルバータ大学とニューブランズウィック大学の研究者で構成されていました。

ポール・マラスコ博士は、クリーブランドクリニック・ラーナー・リサーチ・インスティテュートのバイオメディカル・エンジニアリング部門の准教授であり、リード・インベスティゲーターです。

「私たちは、標準的なケアのプロセスにこの複雑なバイオニック・システムを組み込むことで、着用者がプロセス・アームをより直感的に動かし、同時に触覚や動きの感覚を感じることができるようにしました。これらの発見は、切断患者が自然な腕の機能を完全に回復するための重要なステップです」とマラスコ博士は述べました。

バイオニック・システム

新しく開発されたシステムは、プロセス・アームの神経・マシン・インターフェースで同時に3つの感覚とモーター機能をテストする最初のシステムです。神経・マシン・インターフェースは、着用者の四肢の神経と接続でき、患者が脳からプロセス・アームに神経インパルスを送信し、環境からの物理情報を受信して脳に送り返すことができます。

人工の腕には、双方向のフィードバックと制御があり、着用者が特定のタスクを非障害者と同等のレベルで実行できるようにしています。

マラスコ博士は、バイオニック・インテグレーション研究所を率いています。

「私たちが最も興奮したのは、彼らが判断を下し、決定を下し、計算し、ミスを修正することができたことです。プロセス・アームを装着した人々は、自然な手のように動きました。通常、脳の動作は、上肢プロセス・アームを装着している人と装着していない人では大きく異なります」とマラスコ博士は述べました。

バイオニック・アームのテスト

バイオニック・アームは、上肢切断を持つ2人の研究参加者にテストされました。参加者は、ターゲット・センサリー・アンド・モーター・リイネルベーションを受けていました。これは、切断された神経を残りの皮膚と筋肉にリダイレクトして、神経・マシン・インターフェースを確立する手術です。

研究者は、今後、研究を拡大する必要があります。研究の規模は非常に小さかったからです。

参加者は、基本的な動作や、手と腕の機能が必要なタスクを実行しながら、先進的なプロセス・アームを装着しました。研究者は、高度な評価ツールを使用して参加者のパフォーマンスを評価し、参加者の脳と行動戦略が変化したことを発見しました。参加者は、障害のない人と同等のレベルで動作することができました。

参加者は、プロセス・アームを見ながら動作する必要がなくなり、ミスをより効果的に修正することができました。

「過去10年または20年で、プロセス・アームの進歩は、着用者がより良い機能性を達成し、日常生活を自分で管理できるように支援しました」とマラスコ博士は述べました。 「上肢切断を持つ人々は、今初めて、障害のない人と同じように『考える』ことができるようになりました。これは、プロセス・アームの着用者が日常生活にシームレスに再統合するための新しいレベルを提供することになります」