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.
Bugün sizlerle biyonik hakkında konuşmak istiyorum, bu yaşayan bir canlının herhangi bir parçasını mekanik bir cihazla ya da bir robotla değiştirmek anlamına geliyor. Aslında temel olarak yaşamla makinenin buluşması da diyebiliriz. Ve özellikle, kollarını kaybetmiş kişiler için biyoniğin nasıl evrimleştiğinden size bahsetmek istiyorum.
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.
Bizim motivasyon kaynağımız bu. Kolun kaybı çok ciddi bir engellilik hali yaratıyor. Yani, fonksiyonel kayıp çok açık. Ellerimiz inanılmaz aletlerdir. Ve birini bile kaybetseniz fiziksel olarak yapmanız gereken şeyleri yapmakta zorlanırsınız, ikisinin birden kaybı ise daha da kötüdür. Aynı zamanda çok ciddi bir duygusal etkisi de vardır. Ve aslında, kliniğimde hastalarımın duygusal anlamda düzelmeleri için en az fiziksel engellerine ayırdığım kadar zaman ayırırım. Ve son olarak da, ciddi bir sosyal etkisi vardır. Ellerimizi kullanarak konuşuruz. Ellerimizle merhabalaşırız. Ve fiziksel dünya ile ellerimizi kullanarak iletişim kurarız. Ortadan kalktıklarında, bunların hepsi engellenir. Kol amputasyonu genelde travmaya bağlı oluşur, endüstriyel iş kazaları, trafik kazaları veya bazen de savaş. Bazen de çocuklar kolsuz doğarlar, buna doğumsal kol eksikliği deniyor.
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.
Ne yazık ki üst uzuv protezlerinde çok başarılı değiliz. İki ana şekilleri var. Bunlara vücut-kuvvetli protezler deniyor, İç savaçtan hemen sonra icat edilmişler, Birinci ve İkinci Dünya Savaşı'nda ise daha da geliştirilmişler. Burada 1912 yılında alınan bir protez patentini görüyorsunuz. Benim hastamın kullandığı bu protezden çok da farklı değil. Bunlar omuz kaslarının gücünü kullanarak çalışıyorlar. Omuzlarınızı birbirine yaklaştırdığınızda bir bisiklet telini çekiyorlar. Bu bisiklet teli aracılığı ile bir eli ya da kancayı açıp kapamak ya da dirseği bükmek mümkün. Bunları hala epey sıkça kullanıyoruz, çünkü çok sağlamlar ve yapıları da oldukça basit.
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.
Son model olanlar ise myoelektrik protez dediğimiz cins. Bunlar kaslarınızdan gelen elektrik akımları ile kontrol edilebilen motorlu cihazlar. Herhangi bir kasınızı kastığınızda, ufak bir elektrik sinyali yayılır. bu sinyali bir anten ya da elektrodlarla yakalayabilir ve bu sinyalin motorlu bir protezi hareket ettirmesini sağlayabilirsiniz. Bu protezler ellerini kısa süre önce kaybeden insanlarda düzgün çalışıyor, çünkü el kasları hala orada. Elinizi sıkıyorsunuz, bu kaslar kasılıyor. Açıyorsunuz, kaslar kasılıyor. Yani doğal ve oldukça düzgün çalışıyor.
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?
Peki ya daha yüksek dereceli sakatlıklar ? Diyelim ki kolunuzu dirseğinizin üzerinden kaybettiniz. Bu durumda sadece kaslarınız değil, eliniz ve dirseğiniz de yoktur. Ne yaparsınız ? Hastalarımız robotik uzuvlarını hareket ettirebilmek için kod-y sistemlerini kullanmak zorundalar. Robotik uzuvlarımız var. Piyasada bunlardan bulabilirsiniz ve burada bazılarını görüyorsunuz. Açılıp kapanabilen bir el, bir bilek döndürücü ve bir dirsek içeriyorlar. Başka bir fonksiyonları yok. Olsaydı eğer, onlara ne ne yapmaları gerektiğini nasıl söyleyebilirdik?
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.
Bilek esnekliğini ve omuz eklemlerini ekleyerek altı motorlu yani altı dereceli hareket özgürlüğü sağlayan kendi yapay kolumuzu Chicago Rehabilitasyon Enstitüsünde yaptık. Ve Amerikan Ordusu tarafından finanse edilmiş oldukça gelişmiş bazı protezlerle çalışma fırsatı bulduk. Bu protezler hareket edebilir elleri ile birlikte 10 farklı dereceli hareket özgürlüğüne sahipler. Fakat günün sonunda, bu robotik kollara ne yapacağını nasıl söyleyecektik ? Onları nasıl kontrol edecektik ? Sinirsel bir arayüze ihtiyacımız vardı, sinir sistemimize ya da düşünce mekanizmamıza bağlanacak bir yol bulmalıydık ki kolların kontrolü doğal olsun, sizde ve bende olduğu gibi.
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.
Vücut beyninizden başlayan bir motor komutunun omurilikten geçerek sinirler yardımıyla hedefine ulaşması ile çalışıyor. Algılarınız da ise bunun tam tersi şeklinde. Kendinize dokunduğunuzda beyninizden çıkıp aynı sinir yolu üzerinden dönen bir uyarı olacaktır. Kolunuzu kaybettiğinizde bu sinir sistemi hala çalışmaktadır. Bu sinirler komut sinyalleri üretebilmektedir. Ve eğer bir ikinci dünya savaşı gazisinin sinir ucuna dokunsam, kaybettiği kolunu hissedecektir. Şimdi beyne bir cihaz koyup beyinde bu sinyalleri kaydetmeyi veya doğrudan sinirlerin uçlarından bu sinyalleri kaydetmeyi önerebilirsiniz. Bunlar gerçekten heycan verici araştırma alanları, fakat bu gerçekten, gerçekten zor. Bu küçücük ve birbirinden ayrı nöronlardan sinyalleri kaydedebilmek için yüzlerce mikroskopik teller koymanız gerek -- mikrovoltlar düzeyinde minicik sinyaller çıkaran sıradan fiberler. Ve şu an için bunu yapmak benim ve hastalarım için fazlasıyla zor.
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.
Bu yüzden farklı bir yaklaşım geliştirdik. Bu sinir sinyallerini yükseltmek için biyolojik bir yükseltici kullanıyoruz -- kasları. Kaslar sinir sinyallerini yaklaşık bin kata kadar yükselteceklerdir, böylece bu sinyalleri aynen biraz önce gördüğünüz gibi deri üzerinden kaydedebileceğiz. Bu yaklaşımımız "hedefli yeniden sinirle donatma" (targeted reinnervation) olarak isimlendiriliyor. Kolunun tamamını kaybetmiş birisini düşünün, hala kolunuza giden 4 büyük sinir bulunmaktadır. Sinirleri alıp göğüs kaslarının içerisinde gelişmelerini sağlıyoruz. Şimdi ellerinizi kapamayı düşünüyorsunuz ve göğüsünüzün üzerindeki bir kesimdeki kaslar kasılıyor. Dirseğinizi açmayı düşünüyorsunuz başka bir kesimdeki kaslar kasılıyor. Ve elektrotlar yahut anten yardımıyla bu kasılmayı algılayıp kola hareket etmesini söylüyoruz. Fikir bu.
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.
İşte bunu denediğimiz ilk kişi. Adı Jesse Sullivan. Melek gibi bir insan -- 54 yaşında yanlış kabloya dokunan bir hat teknisyeni, iki koluda cok kötü bir şekilde yandığı için omuzlarından kesilmek zorunda kalınmış. Jesse bu son model aygıtların kendisine takılması için RIC ' e geldi , burada onu görüyorsunuz. Bisiklet kablosu sağ kolunda, hala eski teknolojiyi kullanıyorum. Hangi eklemi oynatacağını şuradaki çene düğmeleriyle seçiyor. Sol tarafta üç eklemli modern motorlu bir protezi var, omuzundaki küçük pedlere dokunarak kolun hareket etmesini sağlıyor. Ve Jesse iyi bir vinç operatörü, kendisi standartlarımıza göre oldukçe iyi.
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.
Ayrıca göğsünde ek bir düzeltme ameliyatı yapılması gerekti. Ve bu bize "hedefli yeniden sinirle donatma" yapma şansı verdi. Ameliyatı meslektaşım Dr. Greg Dumanian yaptı. İlkin, kendi kasındaki sinirleri kestik, ardından kol sinirlerini alıp bunlardan bir kısmını göğsüne kaydırdık, ve göğsünü kapattık. Yaklaşık üç ay sonrasında, sinirler biraz büyüdü ve seğirme alabildik. Altı ayın ardından sinirler oldukça iyi bir şekilde gelişti, ve kuvvetli kasılmaları görebiliyorduk. İşte böyle görünüyor. Jesse elini açmayı ve kapamayı düşündüğünde bu oluyor, dirseğini bükmeyi veya açmayı düşündüğünde bu oluyor. Göğsundeki hareketleri görebiliyorsunuz, küçük işaretler antenimizi veya elektrotlarımızı koyduğumuz yerler. Ve şu an burada bulunan herkesi, eğer yapabiliyorsa göğsünü bu şekilde hareket ettirmeye davet ediyorum. Beyni kolunu hareket ettirmeyi düşünüyor. Bunu göğsü ile nasıl yapacağını hiç öğrenmedi. Herhangi bir öğrenme süreci yok. Bu yüzden doğal.
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.
İşte ilk testimizi yaparken Jesse. Sol tarafta orjinal protezini görüyorsunuz, küçük küpleri bir kutudan diğer kutuya atmak için düğmeleri kullanıyor. Bu kol 20 ay kadar ondaydı, ve bu kolla oldukça iyiydi. Sağ tarafta ise "hedefli yeniden sinirle donatma" kullandığımız protezi taktıktan 2 ay sonrası görünüyor -- bu arada kol aynı fiziksel kol, sadece biraz farklı şekilde programlandıktan sonra çok daha hızlı ve düzgün bir şekilde küçük küpleri hareket ettirebildiğini görüyorsunuz. Ve burada sadece üç sinyali kullanabiliyorduk.
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.
Ardından bilimde yaşanan süprizlerden birisini yaşadık. Hepimiz robotik kolları sürebilmek için motor komutları almaya şartlanmıştık. Bir kaç ayın ardından, Jessenin göğsüne dokunduğunuzda, kaybettiği elini hissetti. Elinin hissi göğsünde tekrardan oluşmuştu çünkü büyük ihtimalle çok miktarda yağıda aldığımızdan derisi hemen kasının altındaydı ve sinirleride alınmıştı. Jessenin burasına dokunduğunuzda başparmağını hissediyor; burasına dokunduğunuzda serçe parmağını hissediyor. Bir gramlık hafif bir baskıyı bile hissedebiliyor. Sıcağı soğuğu, keskinliği, kütlüğü hepsini kaybettiği elinde, ya da elinde ve göğsünde hissediyor, fakat ikisinden birine dikkatini verebiliyor. Yani bizim için gerçekten heyecan verici, çünkü artık büyük bir kapımız var, bir kapı, veya dokunma hissini geri döndürebilecek bir yol, öyle ki protez eliyle dokunduğunda neye dokunduğunu hissedebilecek. Elinde sensörlerin olduğunu ve bunların yeni el derisine bastırdığını hayal edin. Gerçekten çok heyecan verici.
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.
Ayrıca ilk başta asıl hedef grubumuz olan dirseğin üzerinden kolları kesik kaybetmiş olan insanlarla çalışmamıza devam ettik. İşte sadece küçük kas bölümlerinden sinirleri alıp diğerlirini bırakarak bize aşağı yukarı sinyalerini verecek ve iki tane de eli aç kapa sinyali verecek kadar. Bu ilk hastalarımızdan bir tanesi, Chris. Sekiz ay kullanımdan sonra orjinal aygıtıyla sol tarafta onu görüyorsunuz, ve sağ tarafta iki aylık kullanımdan sonraki hali. Bu basit performans ölçümüzde dört veya beş kat daha hızlı.
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.
Peki. Mesleğimin en güzel yanlarından bir tanesi araştırmalarımızda bize destek olan harika hastalarla çalışabilmek. Amanda Kitts'in buraya geldiği ve bize katıldığı için bugün şanslıyız. Amanda Kitts'e hoşgeldin deyin.
(Applause)
(Alkışlar)
So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?
Amanda, bize kolunu nasıl kaybettiğini anlatabilir misin?
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.
Amanda Kitts: Tabii ki. 2006'da bir trafik kazası geçirdim. İşten eve dönüyordum ve bir kamyon ters yönden geldi ve benim şeridime geçip arabamın üzerine çıktı ve dingili kolumu kopardı.
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?
Todd Kuiken: Peki, kolunu kaybetmenin ardından iyileştin. Ve şimdi standart kollardan birine sahipsin. Nasıl çalıştığını bize anlatabilir misin?
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.
AK: Peki, biraz zordu, çünkü biseps ve triseps kaslarıyla çalışmam gerekiyordu. Yani bir şeyi kaldırmak gibi en basit bir şey için bile dirseğimi büküp mod değiştirmesi için ardından iki kasıda birden kasmam gerekiyordu. Bunu yaptığımda, elimin kapanması için biseps kasını kullanmam gerekiyordu açılması için tricepsi kullanmam gerekiyordu, ve tekrar ikisini birden kasmam gerekiyordu ki dirseğim yeniden çalışsın.
TK: So it was a little slow?
TK: Yani biraz hantaldı ?
AK: A little slow, and it was just hard to work. You had to concentrate a whole lot.
AK: Biraz hantaldı, ve çalıştırması gerçekten zordu. Çok fazla konsantrasyon gerektiyordu.
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?
TK: Tamam, sanırım dokuz ay sonra "hedefli yeniden sinirle donatma" ameliyatı geçirdin, sinirlerinin yeniden donatılması altı ay kadar sürdü. Ardından ona yeni bir yapay kol taktık. Bu nasıl çalıştı ?
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.
AK: Oldukça iyiydi. Dirseğimi ve elimi aynı anda çalıştırabiliyordum. Onları sadece düşünerek çalıştırabiliyordum. Ve artık o ikisini birden kasma gibi şeyleri yapmak zorunda değildim.
TK: A little faster?
TK: Biraz daha hızlı ?
AK: A little faster. And much more easy, much more natural.
AK: Biraz daha hızlı. Ve çok daha kolay, çok çok daha doğal.
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.
TK: Tamam, bu benim amacımdı. 20 yıldır amacım birilerinin dirseklerini ve ellerini aynı anda ve doğal bir şekilde kullanmalarını sağlamaktı. Ve şu an dünyada 50 den fazla hastaya bu ameliyat uygulandı, bir düzineden fazlası amerikan ordusundan yaralı askerlerimiz. Sinir transferinin başarı oranı oldukça yüksek. Yüzde 96 civarında. Çünkü küçük bir kas parçasının üzerine kocaman bir sinir koyuyoruz. Ve bu yapay kolun doğal kontrolünü sağlıyor. İşlevsel testlerimiz, buradaki küçük testler gibi, çok daha hızlı ve kolay olduklarını gösteriyor. Ve hepsinden önemlisi hastalarımız bundan memnunlar.
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.
Bütün bunlar oldukça heyecan verici. Fakat daha iyisini yapmak istiyoruz. Bu sinir sinyallerinin içinde çok daha fazlası var, ve daha fazlasını elde etmek istiyoruz. Parmaklarınızı ayrı ayrı oynatabilirsiniz.Baş parmağınızı yada bileğinizi oynatabilirsiniz. Bundan daha fazlasını çıkarabilirmiyiz ? Bazı deneyler yaptık zavallı hastalarımıza sayısız elektrotlar takıp parmağı oynatmaktan bir şeye erişmek için bütün kolu oynatmaya kadar iki düzineden fazla hareket yaptırarak hareket esnasında oluşan sinyalleri kaydettik. Ve bu veriler üzerinde konuşma tanıma algoritmalarına benzeyen desen tanıma algoritmalarını kullandık. Gördünüz mü?
(Laughter)
(Gülüşmeler)
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.
Ve işte burada görüyorsunuz, Jesse'nin göğsünde, üç farklı hareket yaptıktan sonra farklı desenleri görebiliyorsunuz. Fakat ben bir elektrot yerleştirip "Oraya git" diyemem. Bu yüzden Amanda'nın şimdi göstereceği kontrol algoritması ile gelen New Brunswick Üniversitesinden meslektaşlarımızla işbirliği yaptık.
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.
AK: Dirseğimi aşağı indirip yukarı kaldırabiliyorum. Bileğimi çevirebiliyorum -- tamamen çevirebiliriyorum. Bileğimi esnetip uzatabiliyorum . Ayrıca elimi açıp kapayabiliyourm.
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.
TK: Teşekkürler Amanda. Bu bir araştırma kolu, fakat baştan aşağı ticari parçalardan yapıldı ve bir kısmını dünyanın farklı yerlerinden ödünç aldım. Yaklışık 3 kilo ağırlığında, ki eğer kolumu buradan kaybetmiş olsaydım kolumla aynı ağırlıkta olurdu. Tabii ki bu Amanda için ağır. Ve aslında olduğundan daha fazla ağır geliyor çünkü gerçek bir kol gibi yapışık değil. Bütün ağırlığı iplerle taşıyor.
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?
Yani heyecan verici kısım mekatronik kısmından ziyade kontrol kısmı. Sırtına takılı duran ve kas sinyallerini kullanarak Amandanın eğittiği şekilde yapay kolu hareket ettiren bir mikrobilgisayar geliştirdik. Amanda yapay kolun ilk takıldığında kullanmaya alışman ne kadar sürdü ?
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.
AK: Kullanmaya alışmam yaklaşık üç yada dört saat kadar sürdü. Bir bilgisayara bağlamam gerekiyordu, yani her yerde eğitemiyordum. Eğer bozulursa çıkarmam gerekiyordu. Şimdi arkadaki bu küçük parça ile eğitilebiliyor. Giyebiliyorum. Eğer bi şekilde çalışmayı bırakırsa, tekrardan eğitebiliyorum. Yaklaşık bir dakka sürüyor.
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?
TK: Gerçekten çok heyecanlıyız, çünkü klinik olarak pratik bir cihaza sahip oluyoruz. Ve amacımız klinik olarak giyilebilecek pragmatik bir cihaza sahip olmak. Ayrıca Amanda'nın biraz önce gösterdiğimiz daha gelişmiş kolları kullanmasını sağladık. Burada Amanda DEKA Araştırma Şirketi tarafından yapılan bir kolu kullanıyor. Ve sanıyorum Dean Kamen bir kaç yıl önce bu kolu TED'de sundu. Gördüğünüz gibi Amanda oldukça iyi kontrol ediyor. Tamamen desen tanıma. Ve şimdi farklı tutma şiddetlerine sahip bir kolu var. Yaptığımız hastanın elini tamamen açıp "Elimi hangi sıkma seviyesinde sıkmak istiyorum" u düşünmesini sağlamak. O moda gidiyor ve böylece kolunuz ile beş yada altı farklı sıkma seviyesi elde edebiliyorsunuz. Amanda DEKA kolu ile kaç farklı tutma seviyesine erişebiliyorsun?
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.
AK: Dört farklı seviyede sıkabiliyorum. ana sıkma, nesne tutma, güçlü sıkma, hafif çimdik. Fakat favorim ellerimin açık olması, çünkü çocuklarla çalışıyorum ve sürekli el çırpıp şarkı söylüyorsunuz, bunu tekrar yapabiliyor olmam gerçekten güzel.
TK: That hand's not so good for clapping.
TK: Bu el alkışlamak için iyi değil.
AK: Can't clap with this one.
AK: Bununla alkışlayamam.
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.
TK : Pekala. Bu daha iyi mekatronik ile nereye kadar gidebileceğimiz konusunda heyecan verici, piyasaya sürecek kadar iyi yapabilirsek eğer ve saha testine koyabilirsek. Dikkatlice izlemenizi istiyorum.
(Video) Claudia: Oooooh!
(Video) Claudia: Ooooo !
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.
TK: Bu Claudia, ve protezinden ilk dokunma hissini aldığımız an. Protezinin ucunda küçük bir sensör var ve farklı yüzeylere sürtündükçe, farklı zımpara kağıdı dokularını, farklı kumtaşlarını, şerit kabloyu, yeniden sinirle donatılmış derisine bastırdıkça hissedebiliyor. Masa etrafında oynatırken parmağını sallanıyormuş gibi hissettiğini söyledi. Yani bu deri duyusunun nasıl geri getirilebileceğine ilişkin gerçekten heyecan verici bir labaratuar deneyi.
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.
Fakat bu da bazı zorluklarımızı gösteren diğer bir video. Bu Jesse, ve bir sünger oyuncağı sıkıyor. Daha sert sıktıkça -- ne kadar sert sıktığıyla orantılı bir şekilde derisini sıkan ortada küçük siyah şeyi görüyorsunuz. Etrafındaki onca elektrotlara bir bakın. Burada gerçekten bir alan sorunumuz var. Oraya bir sürü şey koymanız gerekiyor, fakat küçük motorumuz bunların hemen yanında elektrotlardan alınan sinyalleri bozacak her türlü elektriksel gürültüyü yaratıyor. Yani burada gerçekten büyük zorluklarla mücadele ediyoruz.
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.
Gelecek parlak. Bulunduğumuz konum ve yapmak istediğimiz onca şey hakkında heyecanlıyız. Örneğin, dar alan sorunundan kurtulup daha iyi sinyaller alabilmek. Bu küçük minicik kapsülleri geliştirip kasların içine koyup EMG sinyallerini uzaktan ölçmek istiyoruz böylece elektrot teması hakkında endişelenmemize gerek kalmayacak. Ve daha fazla dokunma hissi oluşturabilmek için yeterli alana sahip olabiliriz. Daha iyi bir kol yapmak istiyoruz. Bu kol -- bunlar her zaman yarı yarıya erkekler için yapılıyor-- yani dünyanın sekizde beşi için fazla büyükler. Yani süper güçlü ve süper hızlı bir kol yerine, yüzde 25 kadın eli olan bir kol yaparak başlıyoruz. sarmalayabilen bir eli olacak, tamamen açılabilecek, bilekte 2 dereceli hareket özgürlüğü ve bir dirsek. Yapılmış en küçük, en hafif, ve en akıllı kol olacak. Bir kere bu kadar küçüğünü yapabildiğimizde büyüklerini de yapabilmek zor olmayacak.
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.
İşte bunlar amaçlarımızdan bazıları. Ve bugün burada olduğunuzdan dolayı gerçekten minnettarız. Biraz dün olanlardan ve olayın kötü taraflarından bahsetmek istiyorum. Amanda saat farkından dolayı biraz rahatsız olarak geldi, kolu kullanıyordu, ve herşey ters gitti. Bir bilgisayar casusu, kırık bir kablo, kıvılcım çıkartan bir dönüştürücü vardı. Otelde tüm devreyi çıkarttık ve neredeyse yangın alarmına basıyorduk. Ve bu problemlerin hiç birini tek başıma çözemezdim. fakat gerçekten çok parlak bir araştırma ekibim var. Ve şükür ki Dr. Annie Simon bizimleydi, devreyi onarmak için gerçekten çok çalıştı. İşte bilim. Ve şükür ki bu gün çalıştı.
So thank you very much.
Çok teşekkür ederim.
(Applause)
(Alkışlar)