So today, I would like to talk with you about bionics, which is the popular term for the science of replacing part of a living organism with a mechatronic device, or a robot. It is essentially the stuff of life meets machine. And specifically, I'd like to talk with you about how bionics is evolving for people with arm amputations.
Dziś chciałbym opowiedzieć wam o bionice, która w popularnym znaczeniu jest nauką dotyczącą zastępowania części żywych organizmów urządzeniami mechatronicznymi - robotami. Krótko mówiąc, to nauka badająca połączenie organizmu z maszyną. Szczególnie chciałbym opowiedzieć o tym, jak bionika rozwija się, aby pomagać ludziom z amputowanymi rękami.
This is our motivation. Arm amputation causes a huge disability. I mean, the functional impairment is clear. Our hands are amazing instruments. And when you lose one, far less both, it's a lot harder to do the things we physically need to do. There's also a huge emotional impact. And actually, I spend as much of my time in clinic dealing with the emotional adjustment of patients as with the physical disability. And finally, there's a profound social impact. We talk with our hands. We greet with our hands. And we interact with the physical world with our hands. And when they're missing, it's a barrier. Arm amputation is usually caused by trauma, with things like industrial accidents, motor vehicle collisions or, very poignantly, war. There are also some children who are born without arms, called congenital limb deficiency.
To jest naszą motywacją. Amputacja ręki to poważne kalectwo. Wiąże się z wyraźnym upośledzeniem funkcjonalnym. Nasze ręce to zadziwiające instrumenty. Jeśli stracimy jedną z nich, lub co gorsza obie, znacznie trudniej jest robić rzeczy, które są dla nas niezbędne. Dochodzi tu też ogromny wstrząs emocjonalny. W mojej klinice równie dużo czasu poświęciłem poprawie emocjonalnej kondycji pacjentów, co kwestiom fizycznych uszkodzeń. Mamy wreszcie do czynienia z głębokimi konsekwencjami społecznymi. Rozmawiamy z pomocą rąk. Dzięki nim się witamy i wchodzimy w interakcje z otoczeniem. Gdy ich zabraknie, tworzy się bariera. Najczęstszą przyczyną amputacji jest uraz, jak podczas wypadków w fabrykach, wypadków drogowych, czy, co najbardziej przejmujące, wojen. Również niektóre dzieci rodzą się bez rąk, co nazywamy wrodzonym brakiem kończyn.
Unfortunately, we don't do great with upper-limb prosthetics. There are two general types. They're called body-powered prostheses, which were invented just after the Civil War, refined in World War I and World War II. Here you see a patent for an arm in 1912. It's not a lot different than the one you see on my patient. They work by harnessing shoulder power. So when you squish your shoulders, they pull on a bicycle cable. And that bicycle cable can open or close a hand or a hook or bend an elbow. And we still use them commonly, because they're very robust and relatively simple devices.
Niestety, nie idzie nam najlepiej, jeśli chodzi o protezy kończyn górnych. Zasadniczo istnieją dwa ich typy. Są to protezy zasilane energią ciała, wynalezione tuż po wojnie secesyjnej, a udoskonalone podczas obu wojen światowych. Widzimy tu patent protezy z roku 1912. Nie różni się za bardzo od tych, jakimi dysponują moi pacjenci. Wykorzystują one siłę ramion. Napięcie ramion powoduje pociągnięcie za linkę rowerową. Linka ta pozwala na otwieranie i zamykanie dłoni lub haka czy zginanie ręki w łokciu. Cały czas są w powszechnym użyciu, ponieważ to bardzo solidne i dość proste urządzenia.
The state of the art is what we call myoelectric prostheses. These are motorized devices that are controlled by little electrical signals from your muscle. Every time you contract a muscle, it emits a little electricity that you can record with antennae or electrodes and use that to operate the motorized prosthesis. They work pretty well for people who have just lost their hand, because your hand muscles are still there. You squeeze your hand, these muscles contract. You open it, these muscles contract. So it's intuitive, and it works pretty well.
Najnowocześniejsze są tak zwane protezy mioelektryczne. Są to mechaniczne urządzenia kontrolowane przez niewielkie sygnały elektryczne z naszych mięśni. Za każdym razem, gdy mięsień się kurczy, emituje słaby prąd, który można zarejestrować za pomocą anten czy elektrod i użyć do operowania mechaniczną protezą. Działają całkiem nieźle u ludzi, którzy stracili tylko dłoń, z powodu obecności mięśni tej części ciała. Gdy zamykamy dłoń, te mięśnie się kurczą. Gdy ją otwieramy, dzieje się tak ponownie. Jest to intuicyjne i działa całkiem dobrze.
Well how about with higher levels of amputation? Now you've lost your arm above the elbow. You're missing not only these muscles, but your hand and your elbow too. What do you do? Well our patients have to use very code-y systems of using just their arm muscles to operate robotic limbs. We have robotic limbs. There are several available on the market, and here you see a few. They contain just a hand that will open and close, a wrist rotator and an elbow. There's no other functions. If they did, how would we tell them what to do?
Co z poważniejszymi amputacjami? Wyobraźmy sobie utratę ręki powyżej łokcia. Nie mamy już nie tylko tych mięśni, ale także samej dłoni i łokcia. Co można zrobić? Nasi pacjenci muszą korzystać ze skomplikowanych systemów wykorzystujących mięśnie ręki do operowania robotycznymi kończynami. Dysponujemy takimi protezami. Kilka z nich jest w sprzedaży, tu widzimy przykłady. Składają się z otwierającej i zamykającej się dłoni, obracającego się nadgarstka i łokcia. Nie mają innych funkcji. Jeśli nawet, jak powiedzieć im co miałyby robić?
We built our own arm at the Rehab Institute of Chicago where we've added some wrist flexion and shoulder joints to get up to six motors, or six degrees of freedom. And we've had the opportunity to work with some very advanced arms that were funded by the U.S. military, using these prototypes, that had up to 10 different degrees of freedom including movable hands. But at the end of the day, how do we tell these robotic arms what to do? How do we control them? Well we need a neural interface, a way to connect to our nervous system or our thought processes so that it's intuitive, it's natural, like for you and I.
Naszą rękę zbudowaliśmy w Instytucie Rehabilitacji w Chicago, poprawiliśmy zgięcie w nadgarstku i stawy ramienne, dodaliśmy sześć silniczków dla tylu samu stopni swobody ruchu. Mieliśmy też okazję do pracy z bardzo zaawansowanymi rękami, sponsorowanymi przez armię, w przypadku tych prototypów uzyskaliśmy dziesięć stopni swobody ruchu, z ruchomymi dłońmi włącznie. Jednak pozostaje ostatnia kwestia, jak nakazać tym protezom co mają robić? Jak je kontrolować? Potrzebujemy interfejsu pozwalającego na podłączenie się do systemu nerwowego czy do naszych procesów myślowych, żeby wszystko działało intuicyjnie i naturalnie, tak jak u was, czy u mnie.
Well the body works by starting a motor command in your brain, going down your spinal cord, out the nerves and to your periphery. And your sensation's the exact opposite. You touch yourself, there's a stimulus that comes up those very same nerves back up to your brain. When you lose your arm, that nervous system still works. Those nerves can put out command signals. And if I tap the nerve ending on a World War II vet, he'll still feel his missing hand. So you might say, let's go to the brain and put something in the brain to record signals, or in the end of the peripheral nerve and record them there. And these are very exciting research areas, but it's really, really hard. You have to put in hundreds of microscopic wires to record from little tiny individual neurons -- ordinary fibers that put out tiny signals that are microvolts. And it's just too hard to use now and for my patients today.
Ciało funkcjonuje dzięki poleceniom motorycznym z mózgu, które idą wzdłuż rdzenia kręgowego, dalej przez nerwy, aż do układu obwodowego. Bodźce z zewnątrz pokonują odwrotną drogę. Powstają, gdy się dotkniemy i wędrują za pośrednictwem tych samych nerwów do mózgu. Gdy stracimy rękę, ten system nadal działa. Te nerwy są w stanie wysyłać sygnały. Jeśli dotknąłbym zakończeń nerwowych weterana II wojny światowej, poczułby swoją brakującą rękę. Można powiedzieć: skupmy się na mózgu i umieśćmy w nim coś, co będzie rejestrować sygnały, to samo można zrobić na zakończeniach nerwów obwodowych. To fascynujący obszar badań, ale też naprawdę bardzo trudny. Trzeba zamontować setki mikroskopijnych przewodów, rejestrujących działanie pojedynczych, maleńkich neuronów, wysyłających równie słabe sygnały, o napięciu mikrowoltów. Jest to zbyt trudne do zastosowania u moich dzisiejszych pacjentów.
So we developed a different approach. We're using a biological amplifier to amplify these nerve signals -- muscles. Muscles will amplify the nerve signals about a thousand-fold, so that we can record them from on top of the skin, like you saw earlier. So our approach is something we call targeted reinnervation. Imagine, with somebody who's lost their whole arm, we still have four major nerves that go down your arm. And we take the nerve away from your chest muscle and let these nerves grow into it. Now you think, "Close hand," and a little section of your chest contracts. You think, "Bend elbow," a different section contracts. And we can use electrodes or antennae to pick that up and tell the arm to move. That's the idea.
Wypracowaliśmy więc inną metodę. Używamy biologicznego wzmacniacza działającego na sygnały nerwowe - są to mięśnie. Mięśnie wzmacniają sygnały nerwowe mniej więcej tysiąckrotnie, można więc rejestrować je z powierzchni skóry, co widzieliście wcześniej. Naszą metodę nazwaliśmy ukierunkowanym unerwieniem wtórnym. Wyobraźmy sobie kogoś, kto stracił całą rękę, ale wciąż ma cztery główne nerwy biegnące wzdłuż ramienia. Pozyskujemy nerw z mięśnia klatki piersiowej i pozwalamy tym nerwom wrosnąć w niego. Gdy myślimy: "zacisnąć dłoń", niewielki obszar klatki piersiowej napina się Gdy myślimy: "zgiąć w łokciu", kurczy się inna część. Możemy zastosować elektrody czy antenki, aby wychwycić sygnały i nakazać ręce poruszyć się. Taka jest idea.
So this is the first man that we tried it on. His name is Jesse Sullivan. He's just a saint of a man -- 54-year-old lineman who touched the wrong wire and had both of his arms burnt so badly they had to be amputated at the shoulder. Jesse came to us at the RIC to be fit with these state-of-the-art devices, and here you see them. I'm still using that old technology with a bicycle cable on his right side. And he picks which joint he wants to move with those chin switches. On the left side he's got a modern motorized prosthesis with those three joints, and he operates little pads in his shoulder that he touches to make the arm go. And Jesse's a good crane operator, and he did okay by our standards.
Oto pierwszy człowiek, na którym to wypróbowaliśmy. Nazywa się Jesse Sullivan. To wspaniały człowiek. 54 letni elektryk, który dotknął niewłaściwego przewodu i doznał tak poważnych oparzeń obu rąk, że trzeba było je amputować przy ramionach. Jesse trafił do naszego Instytutu, żebyśmy zamontowali mu nowoczesne protezy, które tu widzicie. Cały czas używam starej technologii z linką rowerową, u jego prawego boku. Za pomocą przełącznika wybiera brodą, który staw poruszyć. U lewego boku ma nowoczesną mechaniczną protezę z trzema stawami, używa małych nakładek na swoim ramieniu, których dotyka, aby poruszyć ręką. Jesse jest dobrym operatorem, spełnił nasze wymagania.
He also required a revision surgery on his chest. And that gave us the opportunity to do targeted reinnervation. So my colleague, Dr. Greg Dumanian, did the surgery. First, we cut away the nerve to his own muscle, then we took the arm nerves and just kind of had them shift down onto his chest and closed him up. And after about three months, the nerves grew in a little bit and we could get a twitch. And after six months, the nerves grew in well, and you could see strong contractions. And this is what it looks like. This is what happens when Jesse thinks open and close his hand, or bend or straighten your elbow. You can see the movements on his chest, and those little hash marks are where we put our antennae, or electrodes. And I challenge anybody in the room to make their chest go like this. His brain is thinking about his arm. He has not learned how to do this with the chest. There is not a learning process. That's why it's intuitive.
Wymagał też operacji rewizyjnej klatki piersiowej. To dało nam możliwość wykonania ukierunkowanej reinnerwacji. Operację przeprowadził mój kolega, dr Greg Dumanian. Najpierw wycięliśmy nerw z jego mięśnia, potem pobraliśmy nerwy z ramienia i przełożyliśmy je do klatki piersiowej, następnie zamknęliśmy pacjenta. Po około trzech miesiącach nerwy nieco się wrosły i uzyskaliśmy drganie. Po około pół roku nerwy wrosły się na dobre i zaobserwowaliśmy silne skurcze. Tak to właśnie wygląda. Tak dzieje się, gdy Jesse myśli o otwarciu i zamknięciu dłoni lub zgięciu czy rozprostowaniu ręki w łokciu. Widzimy jak jego klatka piersiowa się porusza, a te znaczki pokazują gdzie umieściliśmy antenki i elektrody. Niech ktoś na tej sali spróbuje zrobić coś podobnego swoją klatką piersiową. Jego umysł myśli o jego ręce. Nie nauczył się tego, co robi ze swoją klatką. Nie jest to nabyta umiejętność. Działa to intuicyjnie.
So here's Jesse in our first little test with him. On the left-hand side, you see his original prosthesis, and he's using those switches to move little blocks from one box to the other. He's had that arm for about 20 months, so he's pretty good with it. On the right side, two months after we fit him with his targeted reinnervation prosthesis -- which, by the way, is the same physical arm, just programmed a little different -- you can see that he's much faster and much smoother as he moves these little blocks. And we're only able to use three of the signals at this time.
Oto Jesse w naszym pierwszym teście. Po lewej stronie widzimy pierwotną protezę, Jesse używa tych przełączników, aby przełożyć klocki z jednego pudełka do drugiego. To ramię nosił przez około 20 miesięcy, więc jest w tym niezły. Po prawej stronie, dwa miesiące po zamontowaniu protezy ze wsparciem reinerwacji, która jest taka sama jak ta po lewej, różnią się jedynie zaprogramowaniem, widzimy, że jest znacznie szybszy, a jego ruchy przy przekładaniu klocków są płynniejsze. Na dziś jesteśmy w stanie wykorzystać tylko trzy sygnały.
Then we had one of those little surprises in science. So we're all motivated to get motor commands to drive robotic arms. And after a few months, you touch Jesse on his chest, and he felt his missing hand. His hand sensation grew into his chest again probably because we had also taken away a lot of fat, so the skin was right down to the muscle and deinnervated, if you would, his skin. So you touch Jesse here, he feels his thumb; you touch it here, he feels his pinky. He feels light touch down to one gram of force. He feels hot, cold, sharp, dull, all in his missing hand, or both his hand and his chest, but he can attend to either. So this is really exciting for us, because now we have a portal, a portal, or a way to potentially give back sensation, so that he might feel what he touches with his prosthetic hand. Imagine sensors in the hand coming up and pressing on this new hand skin. So it was very exciting.
Jak to w nauce bywa, spotkała nas niespodzianka. Nasz cel to użycie poleceń z mózgu do kierowania robotycznymi protezami. Po kilku miesiącach, jeśli dotknęło się Jesse`ego w klatkę, czuł swoją brakującą rękę. Czucie powróciło, zapewne z powodu dużej utraty masy tłuszczowej, co sprawiło, że mięśnie pokrywała tylko skóra, którą "odnerwiliśmy". Dotkniemy Jesse`ego tutaj, poczuje swój kciuk, dotkniemy go tu, poczuje mały palec. Odczuwa lekki dotyk, o nacisku powyżej grama. Czuje także gorące, zimne, ostre, tępe, wszystko to w brakującej ręce, albo jednocześnie w ręce i klatce, ale może skupić się na każdym z osobna. Dla nas to naprawdę ekscytujące, bo teraz mamy drogę, którą mogą potencjalnie podążać bodźce z zewnątrz, dzięki czemu Jesse poczuje to, czego dotyka swoją sztuczną ręką. Wyobraźmy sobie czujniki w dłoni, które będą wysuwać się i skanować powierzchnię. To było bardzo ekscytujące.
We've also gone on with what was initially our primary population of people with above-the-elbow amputations. And here we deinnervate, or cut the nerve away, just from little segments of muscle and leave others alone that give us our up-down signals and two others that will give us a hand open and close signal. This was one of our first patients, Chris. You see him with his original device on the left there after eight months of use, and on the right, it is two months. He's about four or five times as fast with this simple little performance metric.
Pracowaliśmy też z naszą pierwotną grupą docelową, ludźmi z ręką amputowaną powyżej łokcia. W tych przypadkach również wycinaliśmy nerwy z niewielkich części mięśnia, pozostawiając inne, jak te zarządzające ruchem góra-dół, czy odpowiadające za zaciskanie i otwieranie dłoni. To jeden z pierwszych pacjentów, Chris. Po lewej widzimy go z pierwotnym urządzeniem po ośmiu miesiącach użytkowania, a po prawej po dwóch miesiącach. Jest cztery czy pięć razy szybszy, co widzimy w tym prostym teście.
All right. So one of the best parts of my job is working with really great patients who are also our research collaborators. And we're fortunate today to have Amanda Kitts come and join us. Please welcome Amanda Kitts.
W porządku. Najlepszą rzeczą w mojej pracy jest obcowanie ze wspaniałymi pacjentami, którzy pomagają nam w pracy badawczej. Mamy dziś przyjemność gościć Amandę Kitts. Przywitajcie ją, proszę.
(Applause)
(oklaski)
So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?
Amando, powiedz nam proszę jak straciłaś rękę?
Amanda Kitts: Sure. In 2006, I had a car accident. And I was driving home from work, and a truck was coming the opposite direction, came over into my lane, ran over the top of my car and his axle tore my arm off.
W 2006 roku miałam wypadek samochodowy. Jechałam z pracy do domu, z naprzeciwka nadjechała ciężarówka, skręciła na mój pas ruchu, najechała na moje auto, a jej oś odcięła mi rękę.
Todd Kuiken: Okay, so after your amputation, you healed up. And you've got one of these conventional arms. Can you tell us how it worked?
Po amputacji wyzdrowiałaś. Potem dostałaś konwencjonalną protezę. Powiesz nam jak działała?
AK: Well, it was a little difficult, because all I had to work with was a bicep and a tricep. So for the simple little things like picking something up, I would have to bend my elbow, and then I would have to cocontract to get it to change modes. When I did that, I had to use my bicep to get the hand to close, use my tricep to get it to open, cocontract again to get the elbow to work again.
To było dość trudne, ponieważ miałam używać tylko bicepsa i tricepsa. Żeby wykonać prostą czynność, jak podniesienie czegoś, musiałam zgiąć rękę w łokciu, następnie napiąć mięsień, żeby zmienił się tryb działania. Kiedy to zrobiłam, musiałam użyć bicepsa, żeby zamknąć dłoń, potem tricepsa, żeby ją otworzyć, znów napiąć mięsień, żeby zgiąć rękę w łokciu.
TK: So it was a little slow?
Działało to trochę wolno?
AK: A little slow, and it was just hard to work. You had to concentrate a whole lot.
Wolno i było dość trudne do opanowania. Wymagało bardzo dużej koncentracji.
TK: Okay, so I think about nine months later that you had the targeted reinnervation surgery, took six more months to have all the reinnervation. Then we fit her with a prosthesis. And how did that work for you?
Jakieś dziewięć miesięcy później poddałaś się ukierunkowanej reinerwacji, kilka miesięcy zajęło, aby nerwy się odbudowały. Następnie założyliśmy protezę. Jak ona działa?
AK: It works good. I was able to use my elbow and my hand simultaneously. I could work them just by my thoughts. So I didn't have to do any of the cocontracting and all that.
Dobrze. Mogę zginać rękę w łokciu i jednocześnie ruszać dłonią. Steruję nimi za pomocą myśli. Nie potrzebuję już napinać mięśni i tak dalej.
TK: A little faster?
Trochę szybciej?
AK: A little faster. And much more easy, much more natural.
Tak. I dużo łatwiej, bardziej naturalnie.
TK: Okay, this was my goal. For 20 years, my goal was to let somebody [be] able to use their elbow and hand in an intuitive way and at the same time. And we now have over 50 patients around the world who have had this surgery, including over a dozen of our wounded warriors in the U.S. armed services. The success rate of the nerve transfers is very high. It's like 96 percent. Because we're putting a big fat nerve onto a little piece of muscle. And it provides intuitive control. Our functional testing, those little tests, all show that they're a lot quicker and a lot easier. And the most important thing is our patients have appreciated it.
Taki był mój cel. Przez 20 lat starałem się, żeby pacjenci mogli sterować ruchem w łokciu i dłoni intuicyjnie, jednocześnie. Już 50 pacjentów na całym świecie miało tę operację, w tym kilkunastu rannych żołnierzy armii amerykańskiej. Odsetek zakończonych sukcesem transferów nerwów jest bardzo wysoki, jakieś 96 %. Wielki nerw montujemy w niewielkiej części mięśnia. Pozwala to na intuicyjna kontrolę. Wszystkie nasze testy funkcjonalne pokazują, że jest to o wiele szybsze i prostsze. A co najważniejsze, nasi pacjenci wysoko to cenią.
So that was all very exciting. But we want to do better. There's a lot of information in those nerve signals, and we wanted to get more. You can move each finger. You can move your thumb, your wrist. Can we get more out of it? So we did some experiments where we saturated our poor patients with zillions of electrodes and then had them try to do two dozen different tasks -- from wiggling a finger to moving a whole arm to reaching for something -- and recorded this data. And then we used some algorithms that are a lot like speech recognition algorithms, called pattern recognition. See.
Wszystko to jest bardzo ekscytujące. Ale chcemy zrobić więcej. Sygnały nerwowe zawierają mnóstwo informacji, chcemy ich wydobyć więcej. Można ruszać każdym palcem oraz nadgarstkiem. Czy można osiągnąć więcej? Przeprowadziliśmy eksperymenty, w których nałożyliśmy naszym biednym pacjentom mnóstwo elektrod a potem poleciliśmy wykonanie dwudziestu kilku zadań, od kiwania palcem do poruszania całą ręką, czy sięgania po coś. Wszystko zarejestrowaliśmy. Następnie zastosowaliśmy algorytmy, podobne do tych używanych w rozpoznawaniu mowy, zwane też rozpoznawaniem wzorców. Widzicie?
(Laughter)
(śmiech)
And here you can see, on Jesse's chest, when he just tried to do three different things, you can see three different patterns. But I can't put in an electrode and say, "Go there." So we collaborated with our colleagues in University of New Brunswick, came up with this algorithm control, which Amanda can now demonstrate.
Na klatce piersiowej Jesse`ego, gdy chciał wykonać trzy różne czynności, widzimy trzy różne wzorce. Ale nie mogę założyć elektrody i po prostu powiedzieć: "zrób tak". Podjęliśmy współpracę z kolegami z Uniwersytetu w Nowym Brunszwiku, którzy opracowali metodę kontroli algorytmicznej, którą pokaże nam teraz Amanda.
AK: So I have the elbow that goes up and down. I have the wrist rotation that goes -- and it can go all the way around. And I have the wrist flexion and extension. And I also have the hand closed and open.
Moja ręką zgina się i prostuje w łokciu, mój nadgarstek się kręci, właśnie w ten sposób, nawet na około. Mogę go zgiąć i rozprostować. Mogę też zamykać i otwierać dłoń.
TK: Thank you, Amanda. Now this is a research arm, but it's made out of commercial components from here down and a few that I've borrowed from around the world. It's about seven pounds, which is probably about what my arm would weigh if I lost it right here. Obviously, that's heavy for Amanda. And in fact, it feels even heavier, because it's not glued on the same. She's carrying all the weight through harnesses.
Dziękuję Amando. Ta proteza jest w fazie badań, ale zbudowaliśmy ją z dostępnych na rynku komponentów, a także z kilku użyczonych nam, z całego świata. Waży niecałe 4 kilogramy, co odpowiada mniej więcej wadze mojej ręki, gdyby została tu odcięta. Oczywiście jest ciężka dla Amandy. Tak naprawdę waży jeszcze więcej, z powodu jej mocowania. Całą wagę trzyma specjalna uprząż.
So the exciting part isn't so much the mechatronics, but the control. So we've developed a small microcomputer that is blinking somewhere behind her back and is operating this all by the way she trains it to use her individual muscle signals. So Amanda, when you first started using this arm, how long did it take to use it?
Najciekawszą rzeczą nie jest tu mechatronika, a możliwość kontroli. Zaprojektowaliśmy więc mały komputer, który mruga gdzieś za jej plecami i wszystkim steruje. Amanda "trenuje" go, aby rozpoznawał jej indywidualne sygnały. Kiedy zaczęłaś używać tej ręki, jak szybko nauczyłaś się jej działania?
AK: It took just about probably three to four hours to get it to train. I had to hook it up to a computer, so I couldn't just train it anywhere. So if it stopped working, I just had to take it off. So now it's able to train with just this little piece on the back. I can wear it around. If it stops working for some reason, I can retrain it. Takes about a minute.
Zajęło mi około trzy-cztery godziny, żeby ją dostosować. Musiałam podłączać ją do komputera, więc nie mogłam trenować gdziekolwiek. Kiedy przestawała działać, musiałam ją zdejmować. Teraz mogę trenować z tym małym urządzeniem na plecach. Mogę je nosić wszędzie. Jeśli przestanie działać, mogę je przeprogramować. Zajmuje mi to minutę.
TK: So we're really excited, because now we're getting to a clinically practical device. And that's where our goal is -- to have something clinically pragmatic to wear. We've also had Amanda able to use some of our more advanced arms that I showed you earlier. Here's Amanda using an arm made by DEKA Research Corporation. And I believe Dean Kamen presented it at TED a few years ago. So Amanda, you can see, has really good control. It's all the pattern recognition. And it now has a hand that can do different grasps. What we do is have the patient go all the way open and think, "What hand grasp pattern do I want?" It goes into that mode, and then you can do up to five or six different hand grasps with this hand. Amanda, how many were you able to do with the DEKA arm?
Jesteśmy podekscytowani, bo dysponujemy klinicznie przydatnym urządzeniem. Taki był nasz zamysł - żeby było praktyczne w noszeniu. Nauczyliśmy też Amandę używać bardziej zaawansowanych protez, które widzieliśmy wcześniej. Tu Amanda używa ręki zrobionej przez Korporację Badawczą DEKA. Zdaje się, że Dean Kamen prezentował ją parę lat temu w ramach TED. Widzimy, że Amanda ma bardzo dobrą kontrolę. Wszystko dzięki rozpoznawaniu wzorców. Tą ręką można wykonać kilka różnych chwytów. Wystarczy, że pacjent się otworzy i pomyśli: "Jakiego wzorca chwytu teraz potrzebuję"? Ten tryb się załącza i można wykonać ręką do pięciu-sześciu różnych chwytów. Ile udało ci się osiągnąć z pomocą protezy DEKA?
AK: I was able to get four. I had the key grip, I had a chuck grip, I had a power grasp and I had a fine pinch. But my favorite one was just when the hand was open, because I work with kids, and so all the time you're clapping and singing, so I was able to do that again, which was really good.
To były cztery chwyty. Palce na otwartej dłoni, półotwarta pięść, zaciśnięta pięść i zetknięcie kciuka z palcem wskazującym. Ale moim ulubionym trybem była otwarta dłoń, ponieważ pracuję z dziećmi, z którymi często klaszczę i śpiewam, teraz mogę to znów robić, co mnie bardzo cieszy.
TK: That hand's not so good for clapping.
Tą ręką za bardzo nie da się klaskać.
AK: Can't clap with this one.
Nie da się.
TK: All right. So that's exciting on where we may go with the better mechatronics, if we make them good enough to put out on the market and use in a field trial. I want you to watch closely.
Emocjonujące jest to, co możemy osiągnąć stosując lepszą mechatronikę, jeśli będzie wystarczająco dobra, żeby wypuścić ją na rynek i testować w działaniu. Patrzcie uważnie.
(Video) Claudia: Oooooh!
Oooooh!
TK: That's Claudia, and that was the first time she got to feel sensation through her prosthetic. She had a little sensor at the end of her prosthesis that then she rubbed over different surfaces, and she could feel different textures of sandpaper, different grits, ribbon cable, as it pushed on her reinnervated hand skin. She said that when she just ran it across the table, it felt like her finger was rocking. So that's an exciting laboratory experiment on how to give back, potentially, some skin sensation.
To Claudia, w tej chwili pierwszy raz poczuła dotyk na swojej protezie. Na końcu jej sztucznej ręki jest mały czujnik, którym pocierała różne powierzchnie, czując odmienne ich struktury, jak papier ścierny, różne rodzaje żwiru, taśma kablowa, gdy czujniki na dłoni pobudzały poddane reinerwacji obszary. Mówiła, że gdy przesuwała dłonią po stole, czuła jakby drżał jej palec. To ekscytujący eksperyment laboratoryjny, pokazujący jak można potencjalnie odtworzyć czucie.
But here's another video that shows some of our challenges. This is Jesse, and he's squeezing a foam toy. And the harder he squeezes -- you see a little black thing in the middle that's pushing on his skin proportional to how hard he squeezes. But look at all the electrodes around it. I've got a real estate problem. You're supposed to put a bunch of these things on there, but our little motor's making all kinds of noise right next to my electrodes. So we're really challenged on what we're doing there.
Oto kolejny materiał ukazujący inne nasze wyzwania. Jesse ściska piankową zabawkę. Im mocniej to robi, widzimy jak to małe czarne coś po środku wywiera proporcjonalny do siły zgniatania nacisk na jego skórę. Popatrzcie jednak na te wszystkie elektrody. Ich zagęszczenie to spory problem. Musimy zakładać całe ich pęki, a silniczki wydają różne dziwne dźwięki, podobnie jak elektrody. To co robimy tu, stanowi dla nas wielkie wyzwanie.
The future is bright. We're excited about where we are and a lot of things we want to do. So for example, one is to get rid of my real estate problem and get better signals. We want to develop these little tiny capsules about the size of a piece of risotto that we can put into the muscles and telemeter out the EMG signals, so that it's not worrying about electrode contact. And we can have the real estate open to try more sensation feedback. We want to build a better arm. This arm -- they're always made for the 50th percentile male -- which means they're too big for five-eighths of the world. So rather than a super strong or super fast arm, we're making an arm that is -- we're starting with, the 25th percentile female -- that will have a hand that wraps around, opens all the way, two degrees of freedom in the wrist and an elbow. So it'll be the smallest and lightest and the smartest arm ever made. Once we can do it that small, it's a lot easier making them bigger.
Przyszłość jest świetlana. Duże emocje wzbudza to, co do tej pory osiągnęliśmy i ile jeszcze jest do zrobienia. Na przykład musimy zaradzić coś na zagęszczenie elektrod i wzmocnić sygnały. Chcemy opracować małe kapsułki wielkości ziarenka ryżu, które umieścimy w mięśniach, które będą przesyłać sygnały EMG, więc nie trzeba się już będzie martwić elektrodami. Problem z zagęszczeniem może powrócić przy odbiorze większej ilości bodźców z zewnątrz. Chcemy zbudować lepszą protezę. To ramię - a budowane są one z myślą o przeciętnym mężczyźnie - jest zbyt duże dla ponad 60 procent ludzi na świecie. Zamiast superszybkiego czy supersilnego ramienia konstruujemy takie, które będzie mogła nosić kobieta o gabarytach, jakie posiada czwarta część populacji. Dłoń w tej protezie będzie się obracać, w pełni otwierać, będzie miała 2 zakresy swobody ruchu w nadgarstku i łokciu. Będzie mniejsza i lżejsza, a także najbardziej "inteligentna". Jeśli uda się stworzyć małą protezę, o wiele łatwiej będzie zrobić większe.
So those are just some of our goals. And we really appreciate you all being here today. I'd like to tell you a little bit about the dark side, with yesterday's theme. So Amanda came jet-lagged, she's using the arm, and everything goes wrong. There was a computer spook, a broken wire, a converter that sparked. We took out a whole circuit in the hotel and just about put on the fire alarm. And none of those problems could I have dealt with, but I have a really bright research team. And thankfully Dr. Annie Simon was with us and worked really hard yesterday to fix it. That's science. And fortunately, it worked today.
To zaledwie kilka z naszych zadań. Naprawdę doceniamy, że jesteście tu dziś. Opowiem wam coś o ciemnej stronie całej historii, o wczorajszym zdarzeniu. Amanda była zmęczona po locie, gdy używała ramienia, wszystko poszło nie tak. Komputer zaczął dziwnie działać, zepsuł się przewód, spalił się transformator. W hotelu wyjęliśmy cały układ scalony i prawie uruchomiliśmy alarm pożarowy. Z żadnym z tych problemów nie poradziłbym sobie bez mojego genialnego zespołu badawczego. Wczoraj była z nami dr Annie Simon, która bardzo ciężko pracowała nad naprawą. To jest nauka. Na szczęście dziś zadziałała.
So thank you very much.
Dziękuję bardzo.
(Applause)
(oklaski)