Бионические руки історія, майбутнє і реальність, нанотехнології nanonewsnet
Втрата будь-кінцівки або будь-якого органу для людини - це велика проблема. У деяких випадках з нею доводиться миритися, але іноді сучасні засоби протезування здатні зробити з людини «з обмеженими можливостями» людини з «доповненими можливостями», як виражаються представники деяких компаній цієї галузі.
У цій статті ми поговоримо про протезування рук. Тут ми не торкнемося теми зубів, очей, вух, обличчя, внутрішніх органів людини і навіть ніг. І почнемо з Середньовіччя, коли одним з найефективніших способів боротьби з інфекціями була ампутація. Тему продовжать пристрої вікторіанської епохи і сучасні бионические протези, а в кінці ми обговоримо майбутнє цього напрямку.
Сталеві руки лицарів
Цей протез руки, виконаний зі сталі, датується XVI століттям. У ньому є здвоєні пальці і великий палець, які можуть приймати певні позиції. Управління відбувалося за допомогою кнопки на тильній частині долоні. Це пристрій - один з трьох протезів шевальє
Götz von Berlichingen
Пристосування дозволяло брати в руки предмети і, можливо, навіть писати пером.
Усередині цієї залізної руки. виготовленої в XVII столітті, був механізм, який дозволяв згинанням залишилася руки управляти стисненням кулака. Це був, мабуть, прообраз сучасних тягових протезів.
Цей дерев'яний протез імовірно був зроблений в 1800 році.
Ще один дерев'яний протез імовірно управлявся за допомогою троса. Штучна рука представлена в Смітсонівському музеї.
Менш багаті люди могли використовувати гаки-протези, подібні до цього пристосуванню початку XIX століття. Коли я взявся за цю статтю, я був упевнений, що тільки такі протези і були до XX століття.
Локоть, зап'ястя і пальці цього протеза. зробленого між 1850 і 1910 роками, можуть рухатися. Ймовірно, на цю залізну руку надягали рукавичку. Хоча пристрій виглядає дуже цікаво.
На фотографії нижче - ветеран Громадянської війни в США 1861-1865 років.
В долоні цієї жіночої штучної руки XIX століття видно отвори, які, можливо, використовували для закріплення гака або інших пристосувань, що спрощують життя.
Протез на фотографії нижче було зроблено для 16-річної дівчинки, яка втратила руку нижче ліктя. Протез виготовлений з дерева, шкіри і тканини. Потрібно відзначити, що тут думали і про зовнішній вигляд пристосування, і про його функціональності: зап'ясті обертається, пальці змінюють положення, а в долоню доданий гак - щоб можна було, наприклад, носити сумку.
представлений в Музеї науки в Лондоні.
Так виглядали протези XIX і XX століття. Представлені в Музеї науки.
На цій фотографії німецький солдат працює в майстерні, використовуючи протез лівої руки. Світлина
в Національному музеї Першої Світової Війни в Канзасі.
Це швейцарський протез. У кращих традиціях - з різними змінними насадками.
в Музеї науки в Лондоні. Він зроблений для 17-річного хлопця в 1959 році.
Як можна помітити, протези цього типу за кілька десятків років не особливо змінилися.
Сучасні бионические протези
Давайте розберемося спершу, що таке «бионические протези». Біоніка - це прикладна наука, яка об'єднує в собі біологію і техніку. Жива природа допомагає вченим знаходити рішення для технічних пристроїв. Розрізняють біологічну біоніку, яка вивчає процеси в біологічних системах, теоретичну, яка будує математичні моделі цих процесів і технічну. Нам зараз важлива технічна біоніка: вона застосовує моделі теоретичної біоніки для вирішення інженерних задач, як і в випадку з протезами.
Раніше фахівці мали на увазі під «біонічної» протезами такі пристрої, які схожі на частину тіла, яку вони заміщають. З точки зору сучасних понять ці протези - ті, які управляються електронікою і біострумами, тобто використовують міографії або енцефалограму.
Макет дитячої версії Dextrus, стилізованої під руку Залізної Людини.
І що дуже важливо - завдяки друку на 3D-принтері собівартість цього протеза склала всього 350 доларів. Сам проект робить ці протези в основному для дітей, сім'ї яких не можуть собі дозволити витратити 30-100 тисяч доларів на біонічну руку.
Протез Bebionic Small важить 390 грамів, здатний тримати до 45 кілограмів і має 14 захоплень.
зроблений схожим на руку Соліда Снейк - героя серії ігор Metal Gear Solid. Джеймс втратив ліву руку, пошкодив ліву ногу і отримав інші пошкодження, коли потрапив під потяг, і після лікарні отримав стандартні протези, які сам описав як «потворні». Зараз він «обкатує» черговий прототип штучної руки.
Metal Gear Solid 5
Як видно з прикладів вище, сучасні бионические протези мають достатній для різних побутових дій функціонал. Але є ще дещо, над чим працюють вчені: над чутливістю протезів. Для руки людини важливо розуміти, як сильно щось стиснути, що саме можна брати в руку, що не можна. Так і зі штучною пензлем - її сильно поліпшить можливість відчувати.
протез зі зворотним зв'язком
Бионические протези вУкаіни
На українському ринку практично немає гравців, які ввели в комерційне використання бионические протези рук. Розробку веде стартап «Моторика», відомий впровадженням в федеральну програму забезпечення інвалідів технічними засобами реабілітації тягових протезів для дітей - завдяки цій компанії діти отримують
Протез Stradivary - міоелектріческой. Для його установки не потрібно хірургічне втручання. Поверхневі міодатчікі вбудовуються в приймальню гільзу, стосуються певних місць на шкірі в районі м'язів, вловлюють потенціал при скороченні м'яза і передають сигнал на розкриття або закриття кисті.
Основна проблема, з якою зустрічаються при установці цього виду протезів, це слабо розвинені м'язи передпліччя. Щоб уникнути цієї проблеми, «Моторика» і
тягові механічні протези дітям - такі протези не тільки допомагають виконувати різні функції руки, але і служать тренажером.
На думку Іллі Чеха, засновника «моторики», зараз є два напрямки розвитку біонічних протезів.
Перше - це очувствленние, тобто зворотний зв'язок, що дозволяє власнику протеза отримувати інформацію про якості об'єкта, до якого він торкається пристроєм.
Друге - вживлення всіх елементів, включаючи каркас і датчик. Одна з проблем з протезом Джеймса Янг, який отримав руку, схожу на руку з Metal Gear Solid, це необхідність знімати такий протез для сну або прийняття душу. В майбутньому протези будуть скоріше нагадувати руку головного героя фільму «Я, робот», зіграного Уіллом Смітом. Не в плані відповідності власної кінцівки, а в плані відсутності необхідності додаткового догляду.
Зараз в світі дуже популярно недороге друковане напрямок в протезуванні. До цього призвели доступність і поширення 3D-принтерів. Існують різні проекти, що допомагають безкоштовно отримати тягові протези, і схеми, за допомогою яких можна доопрацювати і роздрукувати міоелектріческой протез руки. Ілля Чех вважає цей напрям тимчасовим: воно буде популярно майбутні 10-12 років, поки будуть розвиватися і масштабироваться що імплантуються технології. 3D-друк зараз пропонує нижчу вартість, але істотно програє в якості. І кращу якість в порівнянні з традиційними технологіями воно швидше за все не дасть ніколи. Завжди буде дешевше і якісніше відрізати на лазері з листового металу, ніж друкувати полімерами за допомогою принтера. Принаймні так буде, якщо мислити в існуючій парадигмі розвитку друку, і не фантазувати на предмет молекулярного побудови об'єктів. Друк створена для максимального скорочення термінів і вартості прототипирования і RD.
Будь ласка, оцініть цю статтю: