211service.com
Från Star Wars till Real Life: New Prosthesis Transforms Lives
Tillhandahålls av Analog Devices Inc.
Även om Luke Skywalker bara gör ett framträdande i den senaste Star Wars-filmen, väcker hans återkomst också intresset för en proteslem med smeknamnet för den fiktiva hjälten med en cybernetisk hand. (Fans kommer ihåg att det bioniska bihanget ersatte Lukes högra hand, som han förlorade i en ljussabelduell med Darth Vader i Star Wars Avsnitt V: The Empire Strikes Back *.)
DEKA-armen. Foto av DEKA Research and Development Corp. Används med tillstånd.
DEKA Arm – som dess uppfinnare, Dean Kamen, kärleksfullt kallar Luke – är en verklig enhet skapad av ingenjörssinne på Kamens New Hampshire-baserade företag, DEKA Forskning och utveckling . Luke, den mest avancerade protesarmen som hittills har godkänts av U.S. Food and Drug Administration (FDA), översätter signaler från muskler för att utföra komplexa uppgifter, som att böja fingrar och greppa föremål. Det är en transformativ innovation inom proteser för överbenen för amputerade.
Från science fiction till medicinsk fakta
När FDA godkänd enheten för marknadsföring 2014, kallade den DEKA Arm System den första protesarmen som kan utföra flera, samtidigt drivna rörelser styrda av elektriska signaler från elektromyogram (EMG) elektroder som upptäcker elektrisk aktivitet i muskler nära där protesen är fäst. De elektriska signalerna från elektroderna och andra användarinmatningsenheter omvandlas sedan av armens huvuddator för att styra upp till 10 strömförsedda leder.
Bland DEKA Arms mest innovativa funktioner är handledens och fingrarnas förmåga att justera positioner för att uppnå flera olika användarvalbara grepp. Dessutom gör kraftsensorer i handen att armens användare kan kontrollera greppet exakt. Armprotesen liknar i storlek och vikt en naturlig lem, och den kan styras av en mängd olika ingångar. En dator på protesen tar emot EMG-signalerna och tolkar dem för att få fingrarna att öppna eller stänga, eller för att ändra greppkonfigurationen för att låta användaren ta upp ett mynt, till exempel.
Med DEKA-armen kan en amputerad enkelt göra saker som att hålla en kopp kaffe, knyta skosnören och hantera dragkedjor – aktiviteter som tidigare var svåra att göra med passiva proteser
För att utföra sådana komplexa rörelser insåg DEKA-ingenjörerna att de också behövde ytterligare kontrollingångar. Deras lösning var att implementera speciella sensorer på användarens fötter som trådlöst överför signaler till armens dator, vilket gör att användaren kan kontrollera flera leder samtidigt.
Multiple Analog Devices, Inc., (ADI) komponenter – inklusive instrumenteringsförstärkare , digitala isolatorer , och dubbla operationsförstärkare —integrerades i DEKA:s signalkedjedesign. Dessa högpresterande komponenter hjälper DEKA att säkerställa att armen uppfyllde kritiska krav vad gäller systemets säkerhet, effektivitet och beredskap för marknaden.
Dessa och andra ADI-komponenter var bland dem som testades under armsystemets FDA-godkännandeprocess, när byrån granskade data relaterade till programvara och elektriska och batterisystem, begränsningar för att förhindra eller stoppa oavsiktliga rörelser av arm- och handmekanismerna, hållbarhetstestning (som t.ex. förmåga att motstå exponering för vanliga miljöfaktorer som damm och lätt regn), och slagtester.
Innovativ teknik skapar transformativa möjligheter
Detta radikala framsteg inom proteser härrör från en utmaning som varit i decennier. Före DEKA-armen var proteser baserade på design som var banbrytande för mer än 100 år sedan. Och medan underbensteknologin har blivit mer avancerad under decennierna, har teknologin för övre extremiteterna halkat efter på grund av dess svårare medicinska och tekniska problem. Så 2006 startade den amerikanska regeringens Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ett program som heter Revolutionerande proteser med ett ambitiöst mål: designa en armprotes med funktionaliteten av en naturlig lem.
DARPA kontaktade DEKA för att skapa en lösning som dramatiskt skulle förbättra livskvaliteten för amputerade – en lösning som var känslig nog att plocka upp en druva, men ändå robust nog att hantera verktyg som en handborr. DEKAs ingenjörer uppnådde det målet. Nu, med DEKA-armen, kan en amputerad säkert göra saker som att hålla en kopp kaffe, knyta skosnören och hantera dragkedjor – aktiviteter som tidigare var svåra att göra med passiva proteser.
Som en del av sin FDA-ansökan genomgick DEKA-systemet en optimeringsstudie som finansierades av Department of Veterans Affairs (VA) och genomfördes vid VA och amerikanska försvarsdepartements medicinska center. Nittio procent av de amputerade som deltog i studien kunde utföra vanliga men komplexa hushålls- och egenvårdsuppgifter med DEKA-armen som de inte kunde utföra med sina befintliga proteser.
Denna tekniska innovation förändrar verkligen liv. Det är före vad som är möjligt – och det är bara början.
* Star Wars Avsnitt V: The Empire Strikes Back är ett varumärke som tillhör Lucasfilm.