Бионические протезы в наше время

В современном обществе ежегодно проводится более одного миллиона ампутаций конечностей из-за аварий, войн, сердечно-сосудистых заболеваний, опухолей или врожденных патологий. Сегодня Андрей Захлебин, наш педагог дополнительного образования, расскажет, чем может в этих случаях помочь робототехника.

— Роботизированный протез конечности — хорошо налаженная область исследования, которая объединяет передовые науки, такие, как: мехатроника, программирование. Интеллектуальное считывание сигналов необходимо для достижения более высокой точности положения протеза в пространстве. При этом протез сохраняет физический внешний вид ампутированного органа.

Роботизированные протезы необходимы, чтобы заменить отсутствующие конечности. Их задача — восстанавливать утраченные функции и обеспечивать эстетичный внешний вид. Основными аспектами являются усиление социального взаимодействие в обществе и продуктивная работа человека с ампутированной конечностью. 

С развитием сенсорных технологий в последние несколько десятилетий был сделан значительный скачок в этой области. Большая часть работы все еще находится на стадии исследования, и в ближайшие годы ожидается дальнейшая научно-исследовательская работ. Конечной целью является создание устройства, которое может генерировать движения, подобные человеческим.

Если подводить итоги, то можно выделить несколько видов протезов, которые отличаются друг от друга. Чтобы восстановить простые и элементарные функциональные способности руки, нужно применить рабочую модель верхней конечности. Для преодоления сложных движений чаще всего используют активный функциональный протез. Подобные механизмы являются довольно сложными и стоят дороже.

Данные протезы работают по принципу: когда человек с ампутацией хочет пошевелить конечностью, мозг генерирует соответствующие сигналы, необходимые для управления мышцами, которые передаются по нервам. Так как отсутствует «приемник», сигнал уходит в никуда. Поэтому стала задача перехватить эти сигналы для дальнейшего управления протезом. Но есть ряд проблем.

В американском Хьюстонском университете проводили эксперименты со снятием моторных нервных сигналов методом электроэнцефалографии и с помощью электродов, установленных на голове. Сложность электроэнцефалографии в том, что при снятии всех сигналов необходимо найти нужный для управления ампутированной конечностью.

К бионическим вариантам протезов принято относить приспособления, работающие от внешнего источника энергии. Функционирует протез руки от сигнала, который возникает при сократительной функции мышцы.