211service.com
Fra Star Wars til det virkelige liv: Ny protese transformerer liv
Leveret af Analog Devices Inc.
Selvom Luke Skywalker kun optræder i den seneste Star Wars-film, vækker hans genkomst også interesse for et proteselem med tilnavnet til den fiktive helt med en kybernetisk hånd. (Fans vil huske, at det bioniske vedhæng erstattede Lukes højre hånd, som han tabte i en lyssværdsduel med Darth Vader i Star Wars Episode V: The Empire Strikes Back *.)
DEKA Arm. Foto af DEKA Research and Development Corp. Brugt med tilladelse.
DEKA-armen – som dens opfinder, Dean Kamen, kærligt kalder Luke – er en rigtig enhed skabt af ingeniørsindene hos Kamens New Hampshire-baserede virksomhed, DEKA Forskning og Udvikling . Luke, den mest avancerede protesearm, der endnu er godkendt af U.S. Food and Drug Administration (FDA), oversætter signaler fra muskler for at udføre komplekse opgaver, såsom at bøje fingre og gribe om genstande. Det er en transformativ innovation inden for proteser til overekstremiteter til amputerede.
Fra science fiction til medicinsk fakta
Når FDA godkendt apparatet til markedsføring i 2014, kaldte det DEKA Arm System den første protesearm, der kan udføre flere, samtidige drevne bevægelser styret af elektriske signaler fra elektromyogram (EMG) elektroder, der registrerer elektrisk aktivitet i muskler tæt på, hvor protesen er fastgjort. De elektriske signaler fra elektroderne og andre brugerinputenheder konverteres derefter af armens hovedcomputer til at styre op til 10 drevne led.
Blandt DEKA Arms mest innovative funktioner er dets håndleds og fingres evne til at justere positioner for at opnå flere forskellige brugervalgbare greb. Derudover gør kraftsensorer i hånden det muligt for armens bruger at styre grebet præcist. Den protetiske arm svarer i størrelse og vægt til et naturligt lem, og den kan styres af en række forskellige input. En computer på protesen modtager EMG-signalerne og tolker dem til at få fingrene til at åbne eller lukke, eller for at ændre grebskonfigurationen for at lade brugeren tage en mønt op, for eksempel.
Med DEKA Arm kan en amputeret nemt gøre ting som at holde en kop kaffe, binde snørebånd og håndtere lynlåse - aktiviteter, der tidligere var svære at lave med passive proteser
For at udføre sådanne komplekse bevægelser indså DEKA-ingeniørerne, at de også havde brug for yderligere kontrolinput. Deres løsning var at implementere specielle sensorer på brugerens fødder, der trådløst transmitterer signaler til armens computer, så brugeren kan kontrollere flere led samtidigt.
Multiple Analog Devices, Inc., (ADI)-komponenter – inklusive instrumenteringsforstærkere , digitale isolatorer , og dobbelte operationsforstærkere — blev integreret i DEKAs signalkædedesign. Disse højtydende komponenter hjælper DEKA med at sikre, at armen opfyldte kritiske krav med hensyn til systemets sikkerhed, effektivitet og klarhed til markedet.
Disse og andre ADI-komponenter var blandt dem, der blev testet under armsystemets FDA-godkendelsesproces, da agenturet gennemgik data vedrørende software og elektriske og batterisystemer, begrænsninger for at forhindre eller stoppe utilsigtede bevægelser af arm- og håndmekanismer, holdbarhedstest (som f.eks. evne til at modstå eksponering for almindelige miljøfaktorer såsom støv og let regn) og slagtest.
Innovativ teknologi sætter gang i transformative muligheder
Dette radikale fremskridt inden for proteser stammer fra en udfordring, der havde været årtier undervejs. Før DEKA-armen var proteser baseret på design, der blev udviklet for mere end 100 år siden. Og mens teknologien for underekstremiteterne er blevet mere avanceret i løbet af årtierne, er teknologien i de øvre lemmer haltet bagud på grund af dens mere vanskelige medicinske og tekniske problemer. Så i 2006 oprettede den amerikanske regerings Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et program kaldet Revolutionerende proteser med et ambitiøst mål: designe en protesearm med funktionaliteten af et naturligt lem.
DARPA henvendte sig til DEKA for at skabe en løsning, der dramatisk ville forbedre livskvaliteten for amputerede – en løsning, der var sart nok til at samle en drue op, men alligevel robust nok til at håndtere værktøjer såsom en håndboremaskine. DEKA-ingeniører nåede det mål. Nu, med DEKA-armen, kan en amputeret trygt gøre ting som at holde en kop kaffe, binde snørebånd og håndtere lynlåse – aktiviteter, som tidligere var svære at lave med passive proteser.
Som en del af sin FDA-applikation gennemgik DEKA-systemet en optimeringsundersøgelse, der blev finansieret af Department of Veterans Affairs (VA) og udført på VA og U.S. Department of Defense medicinske centre. Halvfems procent af de amputerede, der deltog i undersøgelsen, var i stand til at udføre almindelige, men komplekse husholdnings- og egenomsorgsopgaver med DEKA-armen, som de ikke var i stand til at udføre med deres eksisterende proteser.
Denne teknologiske innovation ændrer virkelig liv. Det er forud for, hvad der er muligt - og det er kun begyndelsen.
* Star Wars Episode V: The Empire Strikes Back er et varemærke tilhørende Lucasfilm.