並非夢想 截肢者能用假手彈鋼琴

電影《星際大戰》中的主角路克．天行者的機械手也許不再是想像，近日喬治亞理工學院的科學家們發明了一種超音波感應器，讓被截肢者可藉此控制機械義肢的個別手指進行精密的動作，這是當前的商業義肢所無法觸及的。

「我們的義肢是由超音波信號運作。」負責這項計畫的喬治亞理工學院音樂科技中心主任溫伯格（Gil Weinberg）教授說。「通過這項最新技術，手臂能夠探測到使用者想活動哪根手指，即使他沒有手指。」

首位與溫伯格合作，採用這種機械義肢的是一位音樂家巴恩斯（Jason Barnes），這位28歲的年輕人在2012年一次意外中失去了右手和大部分前臂。

巴恩斯的義肢類似市場上多數的同類產品，由連接到他肌肉上的肌電圖（EMG）感應器控制，並透過按鈕控制不同的模式與動作。「EMG感應器的效果還是不準確。」溫伯格說，「由於EMG探測模式的訊號過於嘈雜，無法讓使用者做到控制個別的手指。」

但是，研究人員想到了超音波，他們與喬治亞理工學院的另外2位教授展開合作，在巴恩斯的手臂上裝了個超音波探頭。通過這個探頭，他們就能觀察到巴恩斯的肌肉運動模式。

當巴恩斯試圖動一下義肢無名指時，其肌肉的運動不同於操控其他任何手指的運動。該團隊將每一種獨特的肌肉運動模式都寫入程式中，這樣程式就能夠迅速確認巴恩斯想要控制哪根手指。超音波訊號和機器學習將可以探測到每根手指連續的、即時的動作，以及巴恩斯想要用多大的力量。

「這實在是令人非常震驚。」 巴恩斯說，「我能夠用這個義肢握住任何想握的東西，而且是即時的，不用轉換模式或按壓按鈕。我從沒想過我們能做到這一點。」現在他已經能夠用義肢彈鋼琴，甚至還能演奏《星際大戰》的主題曲。

這一項發明吸引了全世界的注意，巴恩斯和溫伯格的機器手在四大洲都參加過音樂會，甚至在美國華盛頓的甘迺迪中心也進行過演出。這次成功促使溫伯格向前邁進了一步，他新發明的義肢讓巴恩斯又找回曾經失去了5年的手指靈活性。

「如果這種義肢能夠演奏音樂，比如進行鋼琴彈奏這種微妙而富有表現力的動作，那麼這項技術就能夠用於進行其他多種精細的活動，比如洗澡、梳頭、吃飯」，溫伯格說，「我同樣也能預見到，擁有完整肢體的人，僅僅通過動一下自己的手指，就可以遙控機器手臂和機器手。」◇