科学家研发未来派仿生手臂 使用微型机器人使截肢者恢复自然反射能力

根据Grand View Research公司2021年的一份报告，到2028年，全球假肢和矫形器市场价值预计将达到80亿美元以上，但人造假肢已经遇到了一个机械障碍。它们无法真正说明许多在日常生活中帮助我们的直观感觉，例如张开和合上双手的感觉。

克利夫兰诊所勒纳研究所生物医学工程系副教授 Paul Marasco解释说：“我们仍然在使用在二战前后达到顶峰的技术，”他是周三发表在《科学机器人》杂志上的关于新型仿生手臂研究的主要作者。

虽然还有其他几个团队在研究仿生手臂，但 Marasco称他的版本有几个优点。这个具有科幻外观的装置通过大约只有标准火柴盒一半大小的强大机器人将信息直接转换到大脑中。在将“思想”转化为行动的同时，手臂可以同时与大脑联系，提供与该预期行动相对应的感觉。

该假肢似乎是第一个同时测试其优于典型假肢的多项指标的仿生手臂，这些指标表明，它精确地复制了自然手臂的力学原理，足以恢复使用它的截肢者的无意识反射。传统的假肢无法重新创造这种无缝的运动，因为它们是以手动方式运行的–截肢者必须一直盯着它们，并担心非残疾人通常归咎于直觉的事情。

在对两名研究对象进行测试并使用前所未有的分析工具后，研究小组兴奋地发现，研究对象恢复了截肢前的反射性行为，包括直观的握力和自然的眼球运动–他们可以将视线从肢体上移开。

金属手臂需要三个组成部分：神经末梢的重新排列，作为一种控制中心的微型机器人和仿生手臂本身。

首先，一个手术过程将截肢者在手臂健康部分未使用的神经末梢–那些曾经专门用于切除的部分。"你的大脑就像，'我的手指与肌肉相连'，它只是不知道那是你肩膀上的肌肉，而不是你前臂上的肌肉，"Marasco解释说。

仿生手臂被放置在截肢部位，微型机器人被装入接受腔。这些机器人压在该部位的相关区域，当病人使用手臂时，刺激现在连接的神经末梢。

Marasco说：“你可以使他们的肌肉产生这些真正有趣的东西–这些复杂的手部运动的知觉幻觉。”

研究人员修改了现成的假肢，而不是从头开始。他们希望将这些设备快速送入康复诊所，使其比传统假肢更具成本效益。使用那些不太先进的假肢的人往往过度使用他们没有截肢的那一侧身体，导致背部或肩部问题，最终需要昂贵的医疗护理。

“这些先进的系统开始时安装起来比较昂贵，但如果你使用它们，它们就不会伤害你，因为你不必对它们进行核算，”Marasco说。“这将是未来花费较少的东西。”