身体电信号帮助研究人员恢复运动等

美国宇航局提出尖锐的问题：月球上是什么样子?火星上曾经有过生命吗?第一批恒星是如何形成的?找到这些重要的答案通常意味着首先要解决一系列较小但同样令人烦恼的问题。

TrignoMini传感器应用于专业钢琴家浦山锐(RuiUrayama)的前臂和手部肌肉，以了解精细运

例如，长时间失重如何改变大脑控制肌肉的方式?大脑如何控制肌肉?在将人类送上火星的长途旅行之前，美国宇航局希望更好地了解这次旅行将对宇航员产生的影响。

现在，一家帮助航天局尝试解决这些问题的公司正在帮助其他人找到与美国宇航局的任何发现一样令人兴奋的答案。

研究人员正在使用马萨诸塞州纳蒂克Delsys公司创建的系统，致力于帮助瘫痪者再次行走，让截肢者像任何正常身体部位一样控制假肢，并让喉切除术患者能够说话。然而，由于美国宇航局的几个早期合作伙伴已经启动了数十年的研究和开发，此类项目才成为可能。

Delsys由波士顿大学神经肌肉研究中心(NMRC)创始主任CarloDeLuca于1993年创立，旨在将该中心正在开发的技术商业化。

NMRC的核心使命是提高对运动控制的理解，即先进的肌电图(EMG)技术，该技术可感知并分析携带来自大脑和脊髓的信号的运动神经刺激肌肉时发出的身体电信号。

在1984年开设NMRC之前，德卢卡和他的团队就已经是早期肌电图技术的先驱，新中心的工作很快引起了NASA的兴趣。

在20世纪80年代末和90年代，该机构位于休斯顿的约翰逊航天中心资助了一项研究，其中NMRC和Delsys测试了由于使用不同宇航服手套设计而导致的肌肉疲劳，以及宇航员在太空前后的身体平衡和神经肌肉适应性往返航班。

到2000年，Johnson的两份小型企业创新研究(SBIR)合同帮助Delsys完成了其第一个商业肌电图系统，称为MyoMonitor。

监测肌肉

SergeRoy表示，对宇航员进行测试为团队研究神经肌肉对失重状态的适应提供了宝贵的机会。SergeRoy自1970年代末以来一直与DeLuca合作，现在是Delsys及其研究部门AltecInc.的研究总监。，该团队曾尝试模拟实验室老鼠的失重状态。

但美国宇航局的工作也提出了新的问题，他说：“在太空飞行两周后看到的虚弱程度并不能完全用肌肉萎缩的程度来解释。”

因此，2000年代初期又出现了一轮技术开发和航天飞机研究，以检查宇航员个体运动神经的功能。

卡洛的远房表弟吉安卢卡·德·卢卡(GianlucaDeLuca)表示：“这引发了更大的技术变革，从那时起，技术就成为了我们研究和产品线的支柱。”2016年德卢卡老人去世后，他成为了Delsys总裁。

为了获取个体运动神经信号，研究小组必须将带有电子传感器的针插入宇航员的手和腿中。但Delsys希望改进其技术，使附着在皮肤上的传感器达到这种水平的精度，并使这些传感器无线化。在约翰逊另外两份SBIR合同的帮助下，这两个主要挑战得到了克服。

吉安卢卡·德卢卡(GianlucaDeLuca)将从皮肤表面提取单个神经信号与根据雨滴的涟漪绘制倾盆大雨期间落在池塘上的雨滴进行了比较。

“如果我要求你找出导致这种涟漪图案的单个雨滴，你将无法做到。”

借助SBIR的资助，该公司设计了能够精确定位每个信号的传感器和算法，尽管处理单次测试的数据仍然需要数天时间。然而，随着计算能力的进步，Delsys创建了现在可以实时分析大量数据的软件。

让传感器无线化同样令人畏惧，最大的挑战是完美同步来自身体各处的多个传感器的信号。这对于了解肌肉如何协同工作以协调复杂的运动至关重要。

由于蓝牙等无线协议可能有几毫秒的延迟时间，因此该公司为传感器开发了自己的无线语言，以传输每次神经放电的准确时间。

Delsys系统、传感器和软件的大多数客户仍然是大学、医疗器械公司和其他科研机构的研究实验室，致力于开发尖端技术。许多人正在从事曾经被认为不可能的项目。

德卢卡说，有几家公司正在致力于再生受损的神经以扭转瘫痪状态，其中至少有一家公司已经在实验室中恢复了瘫痪猴子的活动能力。虽然运动神经有时可以在电刺激和正在开发的新疗法的帮助下再生，但很难知道这些神经正在走什么路。

Delsys系统可以通过检测神经和肌肉活动的位置和程度来帮助研究人员跟踪进展。

该公司正在与大学和美国国立卫生研究院合作的另一个项目是尝试让截肢者像控制自然身体部位一样控制假肢。虽然其他机器人假肢已经与手术植入的电极进行通信，但这种新的、更便宜的非侵入性方法将直接从肢体剩余肌肉发射肌电图信号，而无需手术风险。

Delsys还与几个合作伙伴合作开发技术，让患者在喉部或声带被切除后能够说话。这个想法是首先使用肌电图技术来记录说话时面部和颈部的肌肉和神经信号。然后程序可以将这些运动信号翻译回语音。

“因此，我们进行了详细的分析，并提出了一种正在开发的言语假肢，”罗伊说。“这是肌电图技术的前沿应用，具有一些非常有趣的实际应用。”

德卢卡说，生产运动装备的公司也成为了客户。“例如，所有主要的跑鞋制造商都拥有我们的设备，因为当他们设计鞋子时，他们想了解其设计如何影响人体及其运动。”

随着公司使其一些设备变得更简单、更易于使用，Delsys也开始在研究实验室之外寻找客户。其中包括个体神经外科医生、物理治疗师、运动教练以及其他对分析运动或神经肌肉疾病感兴趣的人。

DeLuca表示，虽然Delsys上次与NASA合作已经过去15年多了，但该公司现已成为一家全球性公司，将继续受益于该团队与航天局的长期合作关系，这为其旗舰产品奠定了基础。“我们的许多早期发展都是由更大的研究问题引发的，这些问题是从美国宇航局重点研究开始的。”