twee jonge en zeer getalenteerde rots – en ijsklimmers vertrokken naar de top van Mt. Washington, de hoogste piek in het noordoosten van de Verenigde Staten (6,288 voet) en beschouwd als ‘ s werelds meest gevaarlijke kleine berg, in januari 1982. Ondanks zorgvuldige planning, zorgde een ongelukkige wending in het weer ervoor dat Hugh Herr en zijn vriend Jeff Batzer aan de verkeerde kant van de berg afdaalden, gedwongen om door de Siberische koude nachten te wandelen om te voorkomen dat ze doodvriezen. Gelukkig werden op de vierde dag de lokale EMS-inspanningen gericht op de plaats waar de mannen zich onder een rots schuilhielden. Helaas resulteerde dit incident in amputatie van Herr ‘ s voeten 15 centimeter onder de knieën door gangreen. Batzer verloor ook zijn tenen, linkervoet en rechtervingers.
toen ik met Dr. Herr op de “Science in the Age of Experience” conferentie van dit jaar, georganiseerd door Dassault Systèmes, deelde hij dat het pas nadat hij en zijn vriend waren gestabiliseerd dat ze het verschrikkelijke nieuws hoorden: een lawine had twee van hun redders van het spoor weggevaagd, en een van hen, een toegewijde jongeman genaamd Albert Dow, was overleden. Herr deelde dat hij een overweldigende hoeveelheid schaamte en schuld voelde over Dow ‘ s dood, en dat hij helemaal beroofd moest worden, omdat het voelde als een schending van alles wat hij sacredas hield als een buitenmens en mens. “Zo veel van wat ik doe wordt gedaan in zijn geheugen:Albert was een buitengewoon persoon die erg vrijgevig en empathisch was voor andere mensen. Het zou een schande voor zijn nagedachtenis zijn als ik het gewoon zou opgeven.als een voormalige elite-klimmer had Herr geen idee hoe zijn toekomst eruit zou zien, omdat artsen en therapeuten hem vertelden dat hij nooit meer zou klimmen. Echter, het was geest over materie voor Herr, en zodra zijn eerste set prothesen waren geïnstalleerd, hij onmiddellijk probeerde boulderen in hen. Ondanks ondraaglijke pijn ontdekte hij dat hij inderdaad kon klimmen. zo begon hij zijn toegewijde inspanningen om voortdurend betere prothesen te ontwerpen en opnieuw te ontwerpen om te klimmen, tot het punt dat hij terug was op de muur als een elite klimmer; hij registreerde meer dan twintig 5.11 s en 5.12 s grade beklimmingen, waaronder een 5.12-plus die eerste zomer van 1982. tijdens zijn lezing op de conferentie vertelde Dr.Herr dat een collega-klimmer boos verklaarde dat hij vals speelde door prothesen te gebruiken. Echter, hij verwelkomde dit, omdat vooral, hij veracht medelijden en worden bestempeld als moedig, en voor anderen te ervaren jaloezie of afgunst over zijn hachelijke betekende dat hij concurrerend was en beschouwd als een bedreiging.Dr.Herr behaalde vervolgens een master in werktuigbouwkunde aan het MIT en een doctoraat in de biofysica aan de Harvard-universiteit, waarna hij een postdoctoraat in medische hulpmiddelen aan het MIT afrondde. Dr. Herr is momenteel een MIT Media Lab professor, hoofd van de Biomechatronics onderzoeksgroep, en de oprichter van BionX, oorspronkelijk gestart als iWalk in 2006. Hij is ook medebestuurder van het Center for Extreme Bionics.Dr. Herr ‘ s visies omvatten het bevorderen van het menselijk lichaam om nieuwe hoogten te kunnen bereiken, en het verbeelden van toekomstige werelden met futuristische ledematen, waarin design de biologie informeert. Zijn onderzoek en werk heeft geleid tot een opkomend gebied van de biologie waarin bionische prothesen kunnen communiceren met de bestaande menselijke anatomie op een manier waarop de robot letterlijk een deel van de persoon wordt.
om een voorbeeld te geven: vaak resulteert amputatie in een situatie waarin de persoon niet langer proprioceptie heeft, de waarneming of het bewustzijn van de positie en beweging van zijn lichaam. In sommige gevallen blijft de persoon een fantoombewustzijn hebben van zijn geamputeerde ledemaat, zodat het voelt alsof zijn voeten vastzitten in een skischoen, met de spieren die zijn gestikt zodat ze niet kunnen bewegen.
Dr. Herr heeft innovatie naar voren gebracht op een manier die de lus tussen de hersenen en de synthetische structuur sluit, en fundamenteel verandert hoe de ledematen worden geamputeerd met het ontwerp van de nieuwe bionische protheses rekening gehouden. Zijn uitvinding om dit mogelijk te maken is wat hij de agonist-antagonist myoneural interface (AMI) noemt. Voor elk spierpaar is er één AMI. Synthetische sensoren worden toegevoegd aan elke spier om proprioceptie na te bootsen, zodat het menselijk brein informeert hoe de robot beweegt terwijl het ook neurale feedback van de robot ontvangt.
tijdens de conferentie, Dr. Herr presenteerde een zeer interessant voorbeeld met betrekking tot een vriend van hem die een soortgelijk klimongeval had. Dankzij nieuwe ontwikkelingen in zijn technologie en chirurgische amputatietechnieken dienden de synoviale kanalen van zijn vriend als biologische lagers voor AMI-paren. De manier waarop dit werd uitgevoerd, stelt het zenuwstelsel in staat om fysieke belasting op de prothesen te voelen en extra signalen te ontvangen. Dit zorgt voor symmetrie tussen de biologische en bionische zijden, zodat zowel inversie als eversion van de voeten aanwezig is. Dr. Herr ‘ s vriend Jim was in staat om de trap op te lopen, en na slechts een paar uur, gebaren te maken met de voet – op een gegeven moment, zelfs schudden iets van de onderkant van de schoen. Omdat Jim ‘ s hersenen signalen ontvingen, was hij in staat om zijn nieuwe bionische ledemaat als een deel van hem te gebruiken, zonder zich bewust te zijn van alle ingewikkelde bewegingen (vooral omdat sommige spinale controle onvrijwillig is). In dit geval was er “neurologische belichaming” – waar wat we ontwerpen een deel van ons wordt.
Dr. Herr ziet een wereld waar door technologie, mensen kunnen worden bevrijd van worden gezien als gehandicapt, en in plaats daarvan gezien als krachtig en bekwaam.
Interview
Alice Ferng, Medgadget: vertel ons meer over de bionics die je draagt en hoe ze werken. Heb je meerdere paar benen?
Dr. Herr: Ja. Waarschijnlijk als ik in elk van je kasten ga, zie je veel schoenen. Als je in mijn kast gaat, zie je veel Benen. Hetzelfde. De benen die ik nu draag heten “Empower” – de fundamentele ontwerpen voor hen werden eerst gedaan in mijn mit lab, en vervolgens werd een mit startup opgericht. Onlangs kocht een Duits bedrijf genaamd Ottobock het bedrijf. De Empower is geschikt voor ongeveer 3000 mensen. De helft is gewond geraakt. Elk kwartaal en elk jaar passen we meer en meer mensen. Het is de eerste aangedreven, bionische voet-enkel die tot op zekere hoogte de verloren spieren nabootst. De meeste voet-enkel prothesen zijn passief zoals een fiets passief is. Dus de energie om te bewegen komt 100% van de persoon. Dat is niet waar voor mij-een enorme hoeveelheid van de energie om te bewegen wordt geleverd door mijn bionics.
Medgadget: hoe ga je om met fantoompijn en pijnlijke neuroomen?
Dr. Herr: er is een indrukwekkend pijnbestrijdingsverhaal. Wanneer de spieren dynamisch zijn, ze nietatrofiëren (of kleiner of kleiner met de tijd), wat belangrijk is voor comfort en de mechanische interface.
de AMI-operatie heeft een voordeel boven de hersencontrole van mechatronica die ik nog niet heb genoemd: fantoompijn of resterende pijn wordt sterk verminderd of geëlimineerd met AMI. In eerdere amputatieprocedures worden zenuwen gesneden en in de wind gelaten blazen, wat resulteert in een neuromavorming die zeer pijnlijk kan zijn. Zenuwen leven om huid en spiercellen te doden, dus je moet de zenuw geven wat hij wil of het zal problematisch zijn. Chirurgen kunnen neuroomen verminderen en spierorganiseren. er is een revolutie gaande in de chirurgische wereld met mechatronica.
Medgadget: laten we het een beetje meer hebben over AMI en hoe dat werkt. Het is verbazingwekkend hoe je vriend zo ‘ n geweldige proprioceptie had slechts een paar uur na zijn operatie. Hoe werkt AI factor in?
Dr. Herr: dus we hebben de kracht en koppel feedback al aangetoond in het lab. AMI heeft twee spieren, en je kunt kunstmatig spier a stimuleren om de kracht op spier B te variëren.dan met de Golgi peesorgans, dan heeft de hersenen die krachtinformatie.
in de cloud heb je voorbeelden van Tensen duizenden andere mensen – wat hun feedback was op een bepaalde dag, positie en dynamiek. U kunt worden geïnformeerd met die zeer grote dataset. Het oude idee van telepresence zal mogelijk worden gemaakt door middel van Bioni-technologie. Als we interfaces hebben met onze zenuwen en we kunstmatig kunnen invoeren, zelfs als er geen echte kracht op de spier is, dan wanneer de humanoïde kracht en gaat en gewicht optilt in de Parijse sportschool, zal de persoon die in bed ligt de halter voelen. Angstaanjagend, ik weet het.
Medgadget: hoe stel je je de prothesen van de toekomst voor?
Dr. Herr: ik denk dat in het laboratorium, amputatie grotendeels zal worden opgelost over twee decennia van nu als de financiering blijft. Wat ik daarmee bedoel is dat met amputatie, we in staat zullen zijn om ledemaat en motorische functie te herstellen. Daar komt natuurlijk nog bij dat augmentatie. Het klassieke verhaal van augmentatie is dat met mensen met prothesen of exoskeletten, we in de toekomst allemaal vergroot zullen worden. Als je over ruw terrein in de wildernis wandelt, zal technologie weten waar je bent en de aard van je dynamiek en stappen kennen. Stel je voor dat als je over een pad loopt, er 10.000 mensen voor je over dat pad liepen, dus er zullen veel gegevens zijn over hoe je dat pad het meest efficiënt kunt bewandelen. Onze bewegingen zullen volledig worden geoptimaliseerd door gebruik te maken van een brede kennisbasis van vele andere mensen die dezelfde ervaring hebben ervaren. Er zijn veel voorbeelden van hoe we dingen kunnen vergroten. Zoals Aimee Mullins en Viktoria Modesta onlangs hebben aangetoond, kunnen deze bionica objecten van schoonheid zijn; het kunnen sculpturen zijn die menselijke schoonheid of niet-menselijke schoonheid vertegenwoordigen. Die verkenning is heel leuk.
Medgadget: deze technologie is ongetwijfeld erg duur – werkt u eraan om de kosten te verlagen?
Dr. Herr: De kosten van de voet-enkel hier is ongeveer $ 30.000 USD; dit een solide auto kosten per leg.As met alle technologie op schaal, zullen de kosten meer en meer dalen. Ik ben nu op zoek naar financiering voor het maken van een mobiele prothese, bionische bus – Ik weet dat dit is een verschrikkelijke naam – maar stel je een auto, waar je gewoon verpakken met alletypes van fabricage en beeldvorming en validatie tools. Dan kun je naar alle afgelegen gebieden van de wereld rijden en daar lichaamsdelen van mensen bouwen. Ik denk dat een model als dat zeer goedkoop zou kunnen zijn en in het bereik van filantropische dollars kan zijn. We zijn op zoek naar onderzoeksfinanciering om een prototype van dat mobiele platform te bouwen.
Medgadget: u liet tijdens uw talk bionische schoenen zien – wanneer zouden deze op de markt kunnen komen, en wat zouden de kosten zijn?
Dr. Herr: ik hoop zeer, zeer binnenkort. Ken je die hoverboards? Er is geen reden dat het niet dat prijspunt of lager kan zijn als je miljoenen per jaar verkoopt. $ 400-500 misschien. Ik wil bionische wetenschap en technologie combineren met ongelooflijk modeontwerp – en ze niet alleen hoogfunctionerend, maar ook esthetisch aantrekkelijk maken. De exoskeletal wereld is waar de computers waren in de jaren ’60 en’ 70, waar ze waren echt groot en lelijk en niet zo goed werken. Steve Jobs visie was dat we allemaal computers in onze zakken zouden hebben, en dat ze esthetisch zouden zijn. Ik denk dat de schoen het eerste exoskelet zal zijn dat een enorm commercieel succes is.
Link: BionX website …
Conference Host: Dassault Systèmes…