медицина и высокие технологии

Киборгизация организма - имплантаты и робототехника

Киборгизация организма - имплантаты и робототехника
За последние годы медицинские технологии значительно продвинулись вперед. Имплантаты, различные носимые устройства и другие технологии, доступные сегодня, позволяют заменить утраченные конечности, вылечить заболевания, такие как нарушение слуха (глухота, тугоухость) или проблемы со зрение (слепота, миопия, гиперметропия, кататаракта и прочее). Ниже пойдет речь о некоторых такого рода достижениях.



Искусственная кожа

Две калифорнийские группы ученых завершили работу над созданием искусственной кожи. Изобретение Стэндфордского университета основывается на органической электронике, в основу которой входят токопроводящие углеродные полимеры, пластики или маленькие молекулы, чувствительность этого устройства превосходит человеческую кожу в тысячу раз.

Вторая группа, исследователи Калифорнийского университета разработали искусственную кожу с применением интегральных матриц нанопроводных транзисторов. Основной целью этих исследований было изобретение устройства, которое способно имитировать кожу человека, а так же растягиваться на большую поверхность. Такая искусственная высокочувствительная кожа обеспечит носящих протезы людей осязанием, подарит хирургам очень тонкий контроль над медицинскими инструментами, а также роботы благодаря этим устройствам роботы смогут поднимать хрупкие вещи аккуратно, без повреждений.

Ученые детского госпиталя Цинциннати ведут разработку искусственной кожи, которая будет состоять из устойчивых к бактериям клеток, для значительного уменьшения риска заражения.


Цифровая камера, вживленная в затылок



Цифровая камера, вживленная в затылок

Известному художнику и авантюристу Вафаа Билал вживили в затылок цифровую камеру для художественного проекта. Она крепилась тремя стержнями, которые были прикручены к трем титановым пластинам, с помощью специального провода камера подключалась к компьютеру.
Изначально планировалось, что Билал будет носить это устройство в течение года, чтоб записывалось все происходящее за его спиной во время ежедневных его действий. Но недавно начались проблемы с вживленным аппаратом - один из стержней не смог прижиться, в результате началось воспаление, зуд, покраснение и прочие признаки отторжения вживленного механизма. Билал начал принимать разнообразные антибиотики, стероиды и другие препараты, но это оказалось неэффективным. Какое-то время он продолжал терпеть сильную боль, однако вскоре обратился к врачам и ему пришлось сделать операцию с последующим удалением устройства. Но после выздоровления он планирует продолжить эксперимент, сообщает Вафаа Билал.


Сетчаточный имплантат



Сетчаточный имплантат - решение проблем со зрением

Немецкие доктора смогли изобрести сетчаточный имплантат, который вместе с камерой подарил пациентам возможность видеть объекты и формы. Одному из пациентов удалось даже самостоятельно ходить, он научился подходить к людям, определять время на часах и распознавать семь оттенков серого цвета.

Сетчаточные имплантаты – это микрочипы, которые оснащены около 1500 оптическими датчиками. Устанавливаются они под сетчатку на глазном дне и присоединяются проводом к маленькой внешней камере. Камера фиксирует свет, после чего отправляет картинку в форме электрического сигнала через процессор в имплантат. Имплантат в свою очередь, передает эти данные в зрительный нерв, которые связывает глазное яблоко с мозгом. В результате мозг принимает маленькое изображение в 38х40 пикселей, причем яркость каждого пикселя зависит от интенсивности света, который подается на чип.

Семь лет ученые работали над данным проектом и теперь отмечают, что устройство демонстрирует, как можно восстановить оптические функции организма и тем самым помочь слепым людям жить комфортнее.


Кибернетическая рука



Кибернетическая рука - замена поврежденной конечности

Проекта SmartHand был создан для разработок по созданию сменной руки, которая будет функционально максимально близка к утраченной руке. Ученые активно работают над этим и стремительно продвигаются к поставленной цели.

SmartHand представляет из себя сложный протез с 40 датчиками и четырьмя двигателями. Ученые Европейского Союза создали руку, которая подключается напрямую к нервной системе организма пользователя, что обеспечивает довольно реалистичные и естественные движения, а так же чувство осязания.

Благодаря ощущению так называемой "призрачной руки" у лиц, лишившиеся конечности, создается впечатление, что SmartHand взаправду является продолжением их тела. Устройство пока находится в стадии разработки, однако по словам первого пользователя, а им является Робин аф Екенстам из Швеции, он может чувствовать кончики пальцев протеза и поднимать предметы.

Создатели SmartHand также планируют использовать в своем изобретении искусственную кожу, чтоб увеличить количество тактильных ощущений, которые воспринимает мозг. Ученые утверждают, что для дальнейшего улучшения изобретения, они будут внимательно исследовать реципиентов SmartHand.

Идею и информацию для разработки SmartHand ученым дал Кевин Варвик из великобританского Университета Ридинг. Он использовал кибернетическую технологию для управления механической руки, которая присоединялась к нервной системе, при этом рука находилась в Англии, а он – в Нью-Йорке. Имплантат создавал сигналы, которые через радиопередатчик отправлялись в Интернет, это и дало Варвику возможность контролировать механическую руку на такой дистанции.

Кайлин Кау, выпускница Вашингтонского университета, спроектировала альтернативный протез. Созданная ею рука достаточно гибкая и регулируемая, также имеется возможность изменить зажим, под предмет, который решил взять пользователь. Для контроля количества витков в руке имеются две кнопки, находящиеся на протезе. Благодаря им двигатель может усиливать или ослаблять витки через два провода, которые протянуты вдоль протеза.


Кохлеарный имплантат



Кохлеарные импланты как способ лечения болезней слуха

Для людей, имеющие проблемы со слухом, были спроектированы кохлеарные имплантаты. Если сравнивать их со слуховыми аппаратами, которые просто усиливают звук, чтобы пострадавшее ухо могло его различить, кохлерные имплантаты, минуя поврежденную область уха, стимулируют слуховой нерв напрямую. Генерируемые имплантатом сигналы с помощью слухового нерва посылаются в мозг, который распознает эти сигналы как звуки.

Было изобретено большинство видов кохлеарных имплантатов, однако всех их объединяет наличие таких деталей: микрофон, устройство обработки сигналов, превращающее звуки в электрические импульсы, и передающая система, которая отправляет электрические данные в электрод, который интегрирован в ушную раковину.



Ученые работают над более эффективным способом незаметного вживления имплантатов в тело человека.

Наличие имплантатов в различных частях нервной системы, включая мозг, становится вполне обычным явлением в медицине. Устройства мозговой стимуляции и кохлеарные имплантаты для работы используют электроды, которые вживлены в мозг. Но, несмотря на значительную помощь пользователям, ученые беспокоятся, что электроды как-то могут повредить органические ткани.

Именно поэтому исследователи Университета Мичигана занимаются созданием молекул, которые смогут успешно проводить электрический ток и нарастать вокруг электрода в мозге, для лучшей защиты мягких тканей головного мозга.

В отличие от сетчаточных имплантатов, помогающих восстановить зрение пациента, изготовители изобретения BrainPort выбрали иной подход для предоставления слепым людям возможности передвигаться.

Это устройство генерирует полученные образы в электрические импульсы, которые попадают в язык, где вызывают определенные щекочущие ощущения, воспринимаемые пациентом для ментальной визуализации окружения и передвижения среди различных препятствий.

Как известно, для передачи в первичную зрительную кору головного мозга оптических сигналов необходимо примерно 2 миллиона зрительных нервов. Поэтому BrainPort собирает оптические данные с помощью специальной цифровой видеокамеры, которая расположена по центру очков, на лице человека. Затем данные попадают в базовый переносной модуль. После чего сигналы передаются в язык через «леденец» - матрицу электродного типа, которая находится на языке. Каждый из его электродов отвечает за набор пикселей.

Как заявили разработчики BrainPort, устройство позволило первым пользователям такого рода возможности, как читать цифры и буквы, находить двери и кнопки лифта, брать столовые принадлежности за обеденным столом сразу, не шаря руками по всему столу.





Просто интересное видео. Некий взгляд в предполагаемое будущее.


Всего комментариев: 0
avatar