0

Что могут современные бионические протезы?

Каждый год в мире производят около миллиона ампутаций конечностей. Чтобы было понятнее, можно сказать, что каждые тридцать секунд один из жителей нашей планеты теряет функциональную часть своего тела. Из тех, кто перенес ампутацию, очень немногие могут позволить себе бионический протез — таких счастливцев на 10 нуждающихся в протезировании всего один.

протезы biom

Основная причина недоступности таких устройств — их очень высокая цена, обусловленная трудностями их разработки и изготовления. Создание современного бионического протеза — это сложный комплексный процесс, в котором принимают участие специалисты самых различных отраслей: медицины, механики, электроники, материаловедения, биологии и даже психологии. При создании этих устройств используются дорогостоящие инновационные материалы, такие как особо прочные полимеры, углеродное волокно и легкие сплавы.

Малогабаритные и небольшие по весу электромоторы и батареи высокой емкости позволяют сделать бионические протезы максимально мобильными, удобными и простыми в эксплуатации. Все эти факторы приводят к серьезному удорожанию протезов и делают их продуктами для избранных. Аналитики компании Frost & Sullivan установили, что бионический протез обходится владельцу в сумму от 5 до 50 тысяч долларов США.

Бионика: что это такое?

Как ни странно, но популярный сегодня термин «bionic» был придуман еще в 1958 году. Его автор — военный врач и очень любознательный человек Джек Стил, занимавшийся исследованиями человеческого организма для аэрокосмической отрасли. Слово состоит из корня «bios» и суффикса «-ic», дословно обозначая «единица жизни». Стил занимался исследованиями человеческого организма и различных живых существ, с целью создания искусственных объектов, способных выполнять полезные функции.

протезы

В 1972 году разработки Джека Стила сподвигли известного в США писателя и ученого Мартина Кейдина на написание книги «Киборг», которая напрямую ссылается на майора медицинской службы Джека Стила. Позднее по мотивам этой книги были сняты телесериалы «Бионическая женщина» и «Человек за шесть миллионов долларов».

Бионика еще не достигла больших высот и продолжает развиваться, но даже сегодня можно назвать ее изобретения, которые человек с успехом использует: застежка-липучка, биомиметическая акулья кожа и, разумеется, бионические протезы.

Современное протезирование позволяет глубоко интегрировать протезы в организм человека — они точно повторяют движения живых конечностей, отслеживая проявления нервной или мышечной активности. Появились также и модели протезов, управлять которыми можно силой мысли. В США Агентство оборонных исследований, известное всем как DARPA, провело опыт, в ходе которого женщина с тяжелым параличом управляла авиасимулятором F-35. Датчики, подключенные через процессор к мозгу, перекодировали мысли в команды для компьютера и полеты прошли успешно.

Этот же принцип позволяет человеку силой мысли управлять конечностью, причем на любом расстоянии.

Возможности бионических протезов

Ученые установили, что первые в истории заменители частей тела, которые можно назвать протезами, были созданы мастерами Древнего Египта около 3000 лет назад. Археологи находили протезы пальцев ног из кожи и дерева на ступнях мумий и уровень их исполнения уже тогда был достаточно высок. Основная задача этих изделий заключалась в том, чтобы не дать сандалиям натирать поврежденную конечность.

Вообще, до относительно недавнего времени, протезы выполняли косметическую роль — имитируя утраченную конечность. Функциональными протезы стали делать лишь последние пару десятилетий, благодаря использованию решений, разработанных для робототехники. Лучшие модели бионических конечностей по своей функциональности не отличаются от настоящих. Но этого нельзя сказать про их внешний вид.

бионическое протезирование

Бионические протезы превратились в некий способ самовыражения — их не только не скрывают, но и наоборот украшают яркими принтами и надписями. Стали появляться и эксклюзивные модели протезов, которые обходятся своим владельцам весьма дорого, но существуют в единственном числе и выглядят очень эффектно.

Первым поступившим в продажу бионическим протезом стала разработка компании Össur (Исландия) под названием Symbionic Leg, появившаяся в 2011 году. Уже в 2013 производитель выпустил Symbionic Leg 3 — третье поколение устройства. Коленный сустав этого протеза управляется процессором RHEO knee 3, который адаптирует узел под особенности походки пользователя.

бионический протез история

Также протезы новой модели Symbionic Leg 3 получили бионические голеностопы, определяющие характер поверхности и адаптирующиеся под определенную местность. Миоэлектрические датчики, имплантированные в оставшиеся мышцы конечности, считывают сигналы, посылаемые мозгом посредством нервной системы и управление сложным электронно-механическим устройством происходит абсолютно без усилий или отдельных мыслительных процессов.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от AtlanticProCare (@atlanticprocare)

Компания Össur была основана в 1971 году Оссуром Кристинссоном и представляла собой небольшую протезную мастерскую. В 2013 году ее капитализация составляла уже 400 миллионов долларов и она приносила своим владельцам около 41 миллиона долларов дохода. Не менее 10% своей прибыли компания вкладывает в научные разработки, постоянно улучшая свою продукцию. С 2000 года динамично развивающаяся Össur поглотила 16 лучших профильных компаний из Европы, США, Азии и Африки.

Бионическая рука с простым названием i-Limb от разработчика Touch Bionics, входящего в группу Össur, стала первой в истории протезирования искусственной рукой, которую может приобрести любой желающий. Протез имеет тонкие подвижные пальцы, каждый из которых, тем не менее, рассчитан на нагрузку до 25 килограммов. Специальные миниатюрные моторы обеспечивают подвижность каждому пальцу отдельно, благодаря чему протез может работать с мелкими предметами.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от Össur (@ossurcorp)

Искусственная рука крепится к зафиксированному на культе гнезду таким образом, что ее можно легко отсоединить круговым движением и также просто установить на место. В гнезде расположился аккумуляторный источник питания для протеза и два чувствительных датчика-электрода, закрепляемых на коже. Эти сенсоры считывают сигналы нервной системы — один на сгибание, а другой на разгибание конечности. Управлять i-Limb несложно, но на обучение и привыкание у пользователя уходит около недели.

Для точной настройки протеза i-Limb были разработаны специальные приложения для смартфонов и планшетов на Android и iOS My i-Limb и Biosim. Эти программы позволяют выбрать 36 различных конфигураций схем захвата для использования протеза в разных ситуациях, от завязывания шнурков и до использования игрового джойстика. В зависимости от модификации, стоимость протеза i-limb колеблется от 60 до 120 тысяч долларов.

Одной из наиболее серьезных проблем, с которой сталкиваются создатели бионических конечностей — это обратная связь, а точнее чувствительность. Протез Bebionic — это первое бионическое устройство, которое умеет считывать прикосновения. Специально созданная для таких целей искусственная кожа Edermis, состоит из нескольких очень тонких слоев, каждый из которых имеет свои датчики давления.

Внутренний слой оснащен механорецепторами, обеспечивающими ощущения от прикосновения к крупным предметам. А на наружном слое размещены ультрачувствительные ноцицепторы, передающие ощущения острого, холодного или горячего.

Сенсоры работают как независимо друг от друга, так и комплексно. Почувствовав высокую температуру или острый предмет, датчики тут же информируют об этом процессор протеза, который за считанные доли секунды обрабатывает информацию и дает через мышцы с подключенными электродами команду — разжать пальцы. В распоряжении владельца протеза Bebionic 14 различных положений кисти для захвата или выполнения тех или иных действий. Стоит такой протез немало — его цена начинается от 10 тысяч долларов.

Сегодня существует множество других разработок в области бионики, которые помогают людям, лишившимся конечностей и даже утратившим зрение. Технологии развиваются стремительно и остается надеяться, что тенденция к снижению стоимости бионических протезов сохранится и эти нужные устройства станут доступны всем, кто в них нуждается.

Источник: VK

Смотрите также: Бионика от Festo

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *