嵌入式系统在生物医学的应用

   2024-01-26 工业品商城35
核心提示:仅仅数月之后,HughHerr便依赖自己设计的能立足“硬币大小”岩石面的假肢,重返心仪的登山运动舞台。后来,他成功攻读麻省理工学院(MIT)的机械工程硕士与生物医学博士学位,博士毕业后,他投身于生物医学器械领域,并着手研发仿真人腿假肢机器人系统。目前,HughHerr负责主导位于MIT媒体实验室的生物机械工程研究所的各项研

     仅仅数月之后,HughHerr便依赖自己设计的能立足“硬币大小”岩石面的假肢,重返心仪的登山运动舞台。后来,他成功攻读麻省理工学院(MIT)的机械工程硕士与生物医学博士学位,博士毕业后,他投身于生物医学器械领域,并着手研发仿真人腿假肢机器人系统。

     目前,HughHerr负责主导位于MIT媒体实验室的生物机械工程研究所的各项研究工作。该所致力于融合诸如嵌入式处理器、传感器、无线网络、模拟器件和控制软件等在内的嵌入式系统项目,将机械工程、生物力学和神经网络控制学有机结合。飞思卡尔全球消费电子及工业类应用传感器产品部运营总监WayneChavez对此生动解释道:“处理器好比人脑,传感器即人眼耳,模拟器件犹如人体肌肉,而软件算法助诸般器官协同演绎。”

     与个人计算机不同,嵌入式系统通常体积小巧、能耗低、软硬件一体化,它们可以融入几乎所有现实世界物质,践行人们所需的智能化操作。

     以HughHerr设计的人造膝盖为例,其中传感器与处理器可精确感知关节位置与肢体负载,进而优化腿部动作;另一款世界首创的踝足假肢机器人系统,运用多重传感器、微控制器与模拟器件模仿人体肌肉骨骼结构与活动,为小腿截肢者呈现出更为自然的步态。现今,这类“穿戴式机器人”已大量投入商业使用,助力残疾人士自我疗愈,使其回归自然生活之道。

      HughHerr本人亦身披集成5个微处理器与12个传感器的踝足假肢。每月对假肢进行相应升级,希冀历经多年训练,假肢日趋自然,成为他身体的一部分。“未来或许会有更多感应器植入我的肌肉组织,用于探知肌肉运动,实现假肢与系统的深度交互。”HughHerr展望道,“五十年后,假肢将将所感信息传至肌肉内部的感应器,令我感知假肢反应,了解行走状态,以辅助我行路更加稳健。”

      除此之外,MIT媒体实验室的研究员们也借由嵌入式科技,推动其他生物技术取得显著进展。

      研究者们采用如安装太阳能板般的方法,将微型嵌入式阵列植入大脑,给予特定区域特殊干预与刺激,治疗某些症候。例如,他们利用频率为100hz的声波让大脑某区域产生愉悦感,以此减轻欲轻生者的痛苦,甚至有助于治疗抑郁。HughHher对此抱有热切期望:“如今,全球嵌入式热潮正盛。更重要的是,这些系统功耗极低,令其得以持久运行伴随我们左右。”


 
 
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