Технология протезов руки

Технология протезов руки

Сегодня существуют протезы, подключение которых осуществляется с помощью электрического интерфейса непосредственно к конечности пользователя. Такой роботизированный протез способен фиксировать электрические сигналы, которые вырабатывают мышцы. Однако проблема у всех этих устройств одна — из-за потовыделения соединение между конечностью и протезом нарушается, что приводит к утрате функциональности. Кроме того, стоимость изготовления и тестирования такого роботизированного протеза достаточно высока.

Команда ученых в Имперском колледже Лондона в результате своих исследований разработали новый прототип такой системы, который призван исправить эту ошибку. Такого результата им удалось добиться, немного изменив способ восприятия сигналов от конечности: их разработка фиксирует механические и электрические сигналы от ничтожных вибраций, возникающих во время сокращения мышц. Таким образом, протез обладает той же функциональностью, однако не подвержен риску частичной или полной утраты работоспособности в результате потовыделения.

Особенности конструкции

В прототипе, что разработали лондонские ученые, присутствует сенсорная система, которая обнаруживает движения рук. Благодаря ей пользователь протеза может без затруднений контролировать роботизированную руку и управлять ею, сжимая и захватывая различные объекты, используя свои мышцы. Так, сгибая и разгибая руку, можно управлять роботизированным протезом.

Исследованием занимался доктор Sampel Wh2lson на пару с Ravh2 Vah2dyanathan. Они являются официальными представителями машиностроительного факультета в лондонском колледже. Разработана технология на основе работ Ричарда Вудворда, в прошлом студента доктора Ravh2 Vah2dyanathan.

Как говорят английские разработчики, клинические испытания новой технологии еще не были проведены. Более того, система все еще не совершенна и страдает от множества проблем, и пока все они не будут решены, в продажу новый протез не поступит. Однако, как заявляют ученые, потенциал их работы вселяет надежду на то, что следующие поколения экзопротезов будут использовать именно эту систему.

«Вибрации в мышцах можно услышать с помощью невооруженного уха — просто приложите его, например, к бицепсу на руке и напрягите мышцу. Сгибая руку, вы можете сами услышать, как вибрирует мышечная ткань на вашей руке. Суть разработанной нами технологии заключается в «прислушивании» специального устройства к микровибрациям в мышцах. Именно эта система и является следующим шагом в создании эффективных, надежных и функциональных протезов, что значительно упростит жизнь пациентам, возможности которых ограничены» — объяснил Ravh2 Vah2dyanathan.

Чего уже удалось добиться

Алекс Льюис утратил обе ноги и правую руку, а функциональность левой руки пациента сильно ограничена. Для демонстрации своей системы ученые избрали именно его.

На бицепс Льюису наложили компактную повязку, внутри которой находится электроника, а также датчик, обнаруживающий вибрации в мышцах. Когда пациент согнул бицепс, устройство обнаружило мышечную активность, передало соответствующие сигналы на компьютер, где специальное программное обеспечение обработало поступившую информацию. Отфильтровав все «шумы» — сигналы от посторонних мышц и вибраций, алгоритм преобразовал информацию в четкие команды для экзопротеза.

Сам протез находился на лабораторном столе. Посылая команды, Льюис тестировал два способа захвата: соединение трех пальцев, что позволяет захватывать небольшие объекты; а также использование всех пальцев с большей силой, что позволит взять объект более крупных размеров, к примеру, чашку.

В будущем лондонские ученые хотят усовершенствовать конструкцию и электронику протеза таким образом, чтобы отделять помехи, то есть посторонние вибрации, от тех сигналов, что подает именно пользователь. На данный момент не исключено, что устройство может двигаться без команд пользователя, что не только неудобно, но и опасно. Кроме того, исследователи планируют добавить возможность настраивать протез, что значительно упростит работу инженеров во время подключения его к конечности пациента. А добавив ещё несколько датчиков, можно расширить набор команд, и тем самым повысить удобство и функциональность протеза.

Алекс Льюис утратил свои конечности в результате редкой инфекционной болезни. Он заявляет, что очень рад участвовать в программе по созданию роботизированных протезов для рук на основе новой технологии. По его словам, существующие на сегодняшний день решения не столь эффективны, и использовать их часто неудобно из-за слишком больших размеров таких устройств; технология, которая позволит снизить нагрузку на конечного пользователя, значительно упростит жизнь ему и многим другим пациентам с ограниченными возможностями. Он с нетерпением ожидает, когда устройство станет полностью рабочим.

Ученые, занимающиеся проектом, полагают, что через некоторое время их технология будет адаптирована для управления бытовой техники и другими технологиями. Несомненно, это будет большим шагом для развития устройств, расширяющих возможности людей, утративших свои конечности. На данный момент исследователи сотрудничают с компанией h2mperh2al h2nnovath2ons, которая выделяет средства на проекты колледжа и помогает создать первые стартапы на рынке технологий, связанных с роботизированными протезами.


Тематическое видео на английском языке



Как работает 3D-принтер?

Электронно-вычислительная машина,ЭВМ

Применение беспилотных летательных аппаратов

Всего комментариев: 0
avatar