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Jul 13, 2023

冷戦時代の義手を巡る軍拡競争

1961 年、サイバネティクスの父であるノーバート ウィーナーは股関節を骨折し、マサチューセッツ総合病院に運ばれました。 ウィーナーの不運は整形外科医との有意義な会話に変わった。

1961年、ノルベルト・ウィーナーサイバネティクスの父である彼は腰を骨折し、マサチューセッツ総合病院に運ばれました。 ウィーナーの不運は、整形外科医のメルビン・グリムチャーとの実りある会話に変わった。 これらの会談は、共同研究と発明、つまり初期の筋電プロテーゼであるボストン アームにつながりました。 この装置の動きは、切断患者の残存する上腕二頭筋と上腕三頭筋からの電気信号を使用して制御されました。

ウィーナー博士は、1950 年代初頭に生体信号をプロテーゼの制御に使用できると初めて仮説を立てましたが、この分野の研究は米国では盛んではありませんでした。

サイバネティストのノーバート・ウィーナー[左]と外科医メルビン・グリムチャー[右]の間の議論は、ボストンアームにインスピレーションを与えました。 左: MIT 博物館。 右: ステファニー・ミッチェル/ハーバード大学

その代わりに、1960 年に最初の臨床的に重要な筋電プロテーゼを発表したのは、ロシアの科学者アレクサンダー コブリンスキーでした。トランジスタの使用によりサイズは縮小されましたが、腰の周りのベルトに装着されるバッテリー パックは重かったです。 1964 年のカナダ医師会ジャーナルの特別報告書では、このプロテーゼは美容的に許容可能で操作性も満足できるものであるとされていましたが、いくつかの欠点がありました。 動作は 2 つだけ、つまり手を開くと閉じるだけです。 サイズはワンサイズのみで、平均的な成人男性に適しています。 歴史的に、上腕切断のほとんどは戦闘による負傷や職場での事故によるものであり、その影響は男性に偏っていました。 しかし、1960年代初頭の妊娠中のサリドマイドの使用により、手足を失って生まれる赤ちゃんが男女問わず増加しました。 さまざまなサイズの補綴物が必要でした。

1961 年、グリムチャーはロシアン ハンドのデモを見るためにソ連を訪れました。 当時、彼は週に 1 日、リバティ相互リハビリテーション センターで働いており、切断者の治療に携わっていました。 グリムチャー氏と同センターの医療責任者トーマス・デローム氏は、多くの切断患者が義足の限界のために義足を使用していないことに気づいた。 リハビリセンターを運営していたリバティ・ミューチュアル・インシュアランス・カンパニーは、利用者が仕事に復帰し、長期の障害から解放されるよう、より優れた義足の開発に経済的関心を持っていた。 同社は筋電義手を開発する作業グループに資金を提供することに同意した。

私が初めてボストン アームに出会ったのは、聴覚障害者が音波を解釈するのを助ける装置であるノーバート ウィーナーの「聴覚手袋」を研究していたときでした。 MIT 博物館のデータベースを検索すると何も見つかりませんでしたが (聴覚手袋に関する既知の例は存在しません)、ボストン アームに関するエントリは見つかりました。 学芸員のデボラ・ダグラスは、ラルフ・オルターの博士論文、ボストンアームに関するプレスリリース、そして多数のプレスの切り抜きのデジタル化されたコピーを私に送ってくれた。

義肢の歴史の広範な概要を探していたところ、Kevin Zuo と Jaret Olson による「機能的な手の置換の進化: 鉄製義肢から手の移植まで」 (Plastic Surgery vol. 22、no. 1、2014 年春) が次のようなものであることがわかりました。ダドリー・チルドレス著「電動四肢プロテーゼの歴史的側面」（Clinical Prosthetics & Orthotics、第 9 巻、第 1 号、1985 年）が特に役立ちました。

技術評価局は 1995 年に閉鎖されましたが、プリンストン大学はレガシー サイトをホストしており、そこには医療技術ケース スタディ 29「ボストン エルボー」を含む同局のデジタル化されたレポートがすべて揃っています。

ウィーナー氏は、MIT の電気工学教授であるアマール G. ボース氏と、同じく MIT の機械工学教授であるロバート W. マン氏がグループに参加することを提案しました。 ボーズとマンは次に、大学院生のラルフ・アルターを信号処理とソフトウェアの研究に、ロナルド・ロスチャイルドをハードウェアの研究に採用した。 その後数年間にわたり、MIT、ハーバード大学医学部、マサチューセッツ総合病院、リバティ ミューチュアルの共同研究によりボストン アームが開発されました。

1966 年、MIT 電子研究所はアルターの博士論文「プロテーゼの生体電気制御」をテクニカル レポート 446 として発表しました。アルターは筋肉組織から生じる筋電図 (EMG) 信号を研究し、それをプロテーゼの制御に使用できると結論付けました。 一方、ロスチャイルドは、「筋電制御のための外部から動力を供給される人工肘の設計」という修士論文に取り組んでいた。 ロスチャイルドは、Alter と協力して、emg 信号によって制御されるモーター駆動のエルボーを設計、構築、実証しました。