זרוע רובוטית - הגביע הקדוש של החוקרים

העתיד יהיה חגיגה לחושים, עם פריצות דרך טכנולוגיות שמשפרות את יכולת המחשבים לשמוע, לראות ואפילו להריח עבורנו. בשבוע הקרוב נביא מספר טכנולוגיות עתידניות ופורצות דרך שלרובן ייקח המון זמן להגיע לבשלות הדרושה ליישום מסחרי.

מעבר לתחליפי איברים וחושים - החוקרים מנסים למצוא את החומר הנהדר הבא לשימוש במיקרו-מעבדים, במרדף הבלתי פוסק אחר עוצמה ויעילות צריכת חשמל.

זרוע ביונית

עברו שנתיים מאז שב-DARPA - Defense Advanced Research Projects Agency, סוכנות פרויקטי מחקר מתקדמים להגנה של משרד ההגנה האמריקני, חיפשו רעיונות ליצירת תותבות לגפיים העליונות לדור חדש של קטועי גפיים, במיוחד אלו שחזרו מקרבות בעיראק ואפגניסטן. חברת DEKA Research המנוהלת על ידי הממציא דין קמן (הידוע כממציא ה-Segway - אמצעי התחבורה האישי, העלתה רעיון אחד. מעבדת הפיזיקה היישומית באוניברסיטת ג'ון הופקינס (APL) העלתה רעיון

נוסף.

לשתי הקבוצות היתה תחרות ידידותית במשך השלב הראשון שארך שנתיים. אבות הטיפוס החדשים לזרועות, שכבר נמצאו בניסויים קליניים, הם פלאים מודולרים של הנדסה, המציעים הרבה יותר תנועה - דרגות חופש, במונחים הנדסיים, מאשר הזרועות המלאכותיות של היום, להן יש בדרך כלל שלוש תנועות אפשריות. המטרה היא ליצור זרוע מלאכותית באותו גודל, משקל וגמישות של זרוע אמיתית. זאת אומרת עד 25 דרגות של חופש שעובדות ביחד, כך שהמטופל לא צריך לבחור בין כיפוף המרפק להפעלת האצבעות, אלא בעצם יכול לעשות את שניהם בו-זמנית.

אפילו יותר מופלא מכך, גם DEKA וגם APL נכנסים לשלב הבא של תוכנית RP 2009 (או Revolutionizing Prosthetics 2009 - של DARPA), הגפיים יכולות לתקשר ישירות עם קצות העצב של קטועי היד דרך עצבוב שרירי ממוקד. זוהי שיטה שפותחה באוניברסיטת North-Western, והמכון לשיקום בשיקגו, לתת אותות מהעצבים להפעיל שרירים שלא נמצאים בשימוש, על מנת לשלוט ביד ואצבעות מלאכותיות.

"קיימות יותר אפשרויות למישהו שאיבד את ידו קרוב יותר לפרק כף היד, על מנת לשלוט ביד מלאכותית", אומר סטוארט הרשברגר, אינטרגרטור מערכות וראש צוות בחברת APL. "אם אין לכם שרירים פנויים לפעולה, פונים אל העצב ישירות".

חברת APL מציבה חיישנים מיו-חשמליים שניתן להזריק לרקמה (injectable myoelectric sensors או IMES) על מנת לאתר פעילות חשמלית בכיווץ השרירים, ולהשתמש בה לשלוט באופן אלחוטי ביד המלאכותית. ה-IMES אמורים להיות מאושרים בעתיד הנראה לעין על ידי מנהל התרופות האמריקני (FDA). "אני חושב שנראה מערכת זרועות גמישה ביותר בשלב הייצור בעוד שנתיים", אומר הרשברגר.

הזרועות ישתלבו עם המוח

בסופו של דבר, הזרועות החדשות הללו יוכלו להשתלב עם המוח עצמו, מטרה שאליה חותרות גם DEKA וגם APL. אחרי הכל, מדובר במה שכולם מדמיינים מאז ימי האיש השווה מליונים. קבלת כיוון מהקורטקס המוטורי של המוח עשויה להיות האפשרות היחידה עבור אנשים קטועי גפיים עם פגיעה בעמוד השדרה. המטרה המקורית, היא אסטרטגיית ממשק עצבי כגון IMES, הפולשני במידה זעירה ביותר.

מנהל הפרויקט ב-DEKA, ריק נידהם, מכנה את השליטה המלאה של המוח בשם "הגביע הקדוש" של החוקרים. הוא אומר שקיים אפילו פוטנציאל לחבר באופן קבוע את התותבת למערכת השלד של המטופל. בדומה לאב טיפוס של APL, גם אב הטיפוס של DEKA נוצר בעזרת שיתוף פעולה בין-ארגוני, והוא מיועד לספק שיטות מרובות של שליטה. חברת DEKA מכנה את הזרוע המלאכותית שלה "הזרוע של לוק", כמחווה ללוק סקייווקר, שזכה לקבל יד מלאכותית מתפקדת לחלוטין בסרט

האימפריה מכה שנית.

נוחות המטופל היא מטרה עיקרית בעיצוב עבור חברת DEKA. החוקרים גילו שחלק מהאנשים כלל לא משתמשים בגפיים המלאכותיות מכיוון שהגפיים מכאיבות בזמן הלבישה. הן יוצרות לחץ תמידי מכיוון שהן מורכבות בצורה מאוד הדוקה. לזרוע של לוק יש שקע דינמי שיכול להתאים את עצמו: הוא הופך להדוק יותר כשהמשתמש מרים משהו ויש צורך בתמיכה נוספת, אבל נעשה רפוי יותר אם המשתמש אינו משתמש בזרוע באותו רגע.

נידהם נותן ל-DARPA ולקולונל ג'פרי לינג, מנהל RP 2009, הרבה נקודות זכות על יצירת הפרויקט, שייטיב לא רק עם חיילים, אלא עם כל מי שחסרה לו זרוע. "תוכנית DARPA צעדה קדימה, ואפשרה להקצות את המשאבים לעשייה הזו. אנחנו מעריכים את העובדה שהיה להם החזון ליצור את זה", אומר נידהם.

שווה את הכסף

הרשברגר אומר שהמטרה של APL ביצירת הזרוע המלאכותית היא ליצור מחזור ייצור דומה לאלו של מצלמות דיגיטליות או מכשירים סלולריים. "כל כמה שנים מגיע דור חדש עם יכולות חדשות, יותר פיקסלים, יותר רוח וצלצולים, אבל המחיר נשאר בערך אותו הדבר". הוא רוצה שהזרועות החדשות האלו לא יעלו יותר לכשייוצרו ויותאמו לאנשים, מאשר אלו שקיימות כיום.

זהו לא מחיר נמוך: יש לשלם 75,000 עד 100,000 דולר עד שהרופא מתאים את הזרוע המלאכותית. אבל היכולות המתקדמות של הטכנולוגיות החדשות בהחלט שוות את הכסף.

תרגום: יעל ברק. המאמר פורסם במקור בגיליון אוגוסט של PC Magazine. לרכישת מנוי