崔伊憑著他發明的大腦控制機械手臂,贏得今年「再生元科學人才搜索」前四十名決賽選手。圖/取自網路
【本報綜合外電報導】美國維吉尼亞州一名十七歲高中生崔伊(Benjamin Choi)利用疫情封鎖期間,憑自己力量用3D列印機和腦波圖,設計製造一種經濟實惠的機械手臂,無需任何侵入性腦部手術即可用大腦控制,成品完成性高且價格實惠,引起麻省理工學院(MIT)資助,希望能投入臨床實驗幫助身障者。
崔伊在三年級時看到電視節目〈六十分鐘〉紀錄片,介紹研究人員在患者大腦運動皮質區植入微型感測器,使病患能藉大腦控制移動機械手臂義肢。崔伊覺得那科技很酷,就像電影《星際大戰》的場景。
疫情封城時期
宅在家做研究
二○二○年,當時上十年級的崔伊原本計畫暑假時到實驗室研究鋁空氣電池,但因疫情嚴峻被迫封城。崔伊只能待在家,決定利用現有材料,研究一直感興趣的大腦控制義肢。
崔伊設計機械手臂外型之後,借用姐姐七十五美元(約新台幣二千多元)的3D列印機,不過這台3D列印機一次只能印十二公分長的物體。他只好將手臂拆成好幾塊,全部印出來後,再用螺絲和線將各區塊固定,崔伊花了近三十小時才將3D列印的手臂組裝完成。
然後崔伊利用腦波圖偵測數據與頭部姿勢驅動機械手臂,如此人們不需動複雜的腦部手術,便可透過戴在耳朵和額頭的腦波圖儀器,控制機械手臂動作。約六個月後,崔伊的最終版設計是透過腦波圖收集訊息,經藍牙傳到機械手臂晶片,再由晶片AI模型運算後形成有意義的指令,再做動作。
市面機械義肢
要價七千美元
崔伊將研究成果上傳YouTube後,在二○二一年獲得MIT的指導與資金,幫助他取得更多專業材料與技術,並有機會與MIT的專家合作。約翰霍普金斯大學生物醫學工程師偉斯特(Brock Wester)指出,紀錄片中的大腦控制技術是由一大群人共同研究完成,但崔伊竟然只靠他自己就做出成品。
之後崔伊經過七十五次修正更新,將大腦控制機械手臂改成工程級材料重製,並且成本僅為三百美元(約新台幣八千多元),一般市面普通機械義肢通常造價達七千美元。
這項發明為他贏得今年「再生元科學人才搜索」前四十名決賽選手,這是美國歷史最悠久、最負盛名的高中生科學和數學競賽。
崔伊未來想學習工程學,精進機械手臂設計並投入臨床實驗。他希望這次寫出的演算法也能幫助輪椅族或失語者,成為有用的輔助工具。