Рука помощи: как устроен бионический протез
Фото: A.R.M. Project Titanium
В следующем году холдинг «Технодинамика» Госкорпорации Ростех начнет серийное производство бионических протезов руки. Разработчики ставят перед собой амбициозную задачу – создать собственный «автомат Калашникова» в сфере бионического протезирования. Кроме того, разработки в этой тематике ведут холдинги «Швабе» и КРЭТ.
Для людей, лишившихся руки, бионический протез – это возможность почувствовать себя не инвалидом, а супергероем. Как отмечают создатели, такие протезы могут быть адаптированы и для использования на сложных и опасных производствах. Например, при дистанционной работе с огне- и взрывоопасными составами или в агрессивной среде.
О том, какие новые возможности предоставляет современная бионика и как устроен новейший бионический протез – в нашем материале.
Запчасти для человека
О замене утраченных органов человечество задумывалось с древних времен, постепенно совершенствуя эту область знаний и сами протезы. Если первые протезы в основном имели эстетическое предназначение и визуально скрывали ущербность, лишь в редких случаях выполняя функции недостающих органов, то современные устройства в недалеком будущем смогут даже расширить возможности человека, сделав из него кибернетический организм, или киборга.
Несмотря на то что киборгизация человечества все еще выглядит сюжетом из фантастики, киборги уже живут среди нас, ведь так можно назвать любого человека, который использует механический или электронный протез или имплант. Сегодня одним из самых совершенных и при этом доступных видов протезирования верхних конечностей являются бионические протезы.
Бионика – наука, изучающая возможности применения свойств живой природы в технике. Впервые это слово употребил в 1958 году американский военный врач Джек Стил, который исследовал природные процессы и явления, чтобы применить эти знания в разработках для армии США. Одним из результатов развития бионики стало появление электронных протезов, которые могут взаимодействовать с нервными клетками человека.
Примечательно, что в СССР подобные разработки начались еще в 1956 году, когда доктор биологических наук Яков Славуцкий описал физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами. А уже в 1961 году начался промышленный выпуск советских протезов предплечья с биоэлектрическим управлением.
Стать киборгом за счет государства
В России около 200 тысяч человек нуждаются в протезировании рук или ног. Государство декларирует помощь в приобретении протеза, но на практике это часто оказывается проблематичным – либо очень сложно пройти через бюрократические препоны и получить компенсацию стоимости купленного за свои деньги протеза, либо выделяемые бесплатно протезы оказываются устаревших моделей и низкого качества. Еще одна проблема – сами инвалиды мало знают о современных протезах и о своих возможностях в получении технических средств реабилитации.
Но ситуация постепенно выравнивается. В рамках нацпроекта «Здоровье» увеличивается финансирование направления. В России за последние несколько лет появились свои стартапы разработчиков перспективных типов протезов, которые могут конкурировать с западными монополистами, по меньшей мере, на российском рынке. К теме проявляют интерес СМИ, шаг за шагом создается инфополе, у проектов появляются частные и государственные инвесторы, готовые поддержать деньгами и производственными возможностями.
Важным стимулом к развитию функциональных протезов стало развитие технологий. Практически все современные промышленные тренды нашли отражение в протезировании конечностей – роботизация, искусственный интеллект, создание материалов нового поколения, увеличение емкости и снижение веса аккумуляторных устройств, 3D-печать и другие.
Как работает бионическая рука
Бионический или биоэлектрический протез рождается на стыке наук – биологии, медицины, инженерии. Дизайн тоже играет немаловажную роль. Сегодня и производители, и будущие пользователи протезов не ограничивают себя в визуальном копировании природной конечности – протез может выглядеть футуристичной рукой робота или быть раскрашенным яркими принтами.
Работает бионический протез так. На культю руки крепится гильза, которая в каждом случае изготавливается врачом-протезистом под индивидуальные параметры. В гильзе размещаются датчики мышечной активности, взаимодействующие уже непосредственно с роботизированной рукой.
Фото: «Концерн Радиоэлектронные технологии»
Управление бионической рукой осуществляется через электроды с помощью биоэлектрических потенциалов мышц. Другими словами, протез «улавливает» мышечные импульсы и реагирует на них определенными движениями. Большинство задач решается двумя действиями протеза – хватом и щупом. Первое позволяет взаимодействовать с крупными предметами, второе – с мелкими, например застегнуть молнию или завязать шнурки.
Некоторые производители расширяют возможности бионических протезов, встраивая в них различные датчики и гаджеты, устройства оплаты, фонарики. Уже сегодня понятно, что в обозримом будущем возможности протезов превысят возможности природных органов тела, и это откроет совершенно новые перспективы их применения.
Кибер-руки Ростеха
В России наблюдается постепенный переход от косметического протезирования к функциональному, а рынок бионических протезов с каждым годом растет. По словам экспертов, в данный момент около 50 тыс. россиян стоят в очереди на протезирование рук. Сегодня благодаря участию госсектора молодые ученые и бизнесмены готовы вкладывать свои силы и знания в бионику. Невысокая цена – основное конкурентное преимущество отечественных разработок: базовые модели разрабатываются с учетом полного покрытия стоимости протеза субсидией Фонда социального страхования. Второй плюс для тех, кто выберет российский протез – более оперативная замена или ремонт в случае неполадок.
Перспективным направлением занимается сразу несколько предприятий Ростеха. Например, холдинг «Технодинамика» в следующем году начнет серийное производство бионических протезов руки под маркой A.R.M., выполненных полностью из отечественных компонентов. Протез создан совместно с командой изобретателей из Ленинградской области. Искусственная рука из металла и полиуретана воспроизводит основные движения кисти, не боится пыли и влаги и работает до трех дней без подзарядки. С помощью протеза можно поднимать до 10 кг и захватывать предметы диаметром до 10 см. Производить протезы A.R.M. будет НПП «Краснознаменец».
Холдинг «Швабе» уже выпускает высокотехнологичные протезы рук в сотрудничестве с резидентом «Сколково» – компанией «Моторика». Специалисты Вологодского оптико-механического завода собирают механическую часть протеза и внутренний остов кисти. Устройства «Моторики» отличаются чуткой системой управления, позволяющей работать с хрупкими предметами, различным дополнительным функционалом и длительным временем работы. Компания «Моторика» занимается просветительской деятельностью, помогает с получением протезов за счет государства и поддерживает сообщество владельцев бионики.
В рамках холдинга КРЭТ производство бионических протезов осваивает НПО «Квант» . Предприятие готовится к выпуску протезов SmartLi, разработанных новгородской компанией «Техбионик». Важное преимущество разработки – модульная конструкция протезов. Она открывает широкие возможности для адаптации устройств под конкретных пациентов и снижает стоимость протеза. Проект предусматривает выпуск целой линейки протезов: от облегченных моделей для маленьких детей до многофункциональных искусственных кистей.
События, связанные с этим
Путешествия с Ростехом: Самара
Дезинфекционный удар: технологии профилактики коронавируса
Источник
Самодельный протез для товарища (19 фото)
Фотоотчет о том, как небольшая группа друзей изготовила самодельный легкий протез для своего товарища. Такому результату могут позавидовать даже профессионалы.
В результате жизненных неурядиц и некомпетентности отечественной медицины один наш знакомый стал инвалидом,
а именно остался без руки.
Так как «нормальный протез» можно присматривать через 1.5-2 месяца после операции,
а работа нашего товарища тесно связана с появлением на людях,
было принято решение помочь товарищу и изготовить для него временный суперлёгкий протез.
В качестве основы был выбран листстроительного пенопласта который был распилин на 2 части
и склеен монтажной пеной, подгоняем болванку
вот такой кусок ушел на руку
самая затратная часть — это кисть от манекена- 300р (Б.У.)
был найден алюминиевый болт 15 см для того чтобы савокупить «руку» и кисть
Пришлось немного обточить, чтоб влезало и затягивалось.
Так как крепеж от кисти не совсем подходил к нашему болту
при помощи широких резинок делаем гибкий локтевой сустав
скотч для прочности
из налокотников роллерской защиты и пары болтов делаем подвижный и мягкий наплечный крепеж,
чтобы не давил и не натирал
развальцовываем чтоб не раскрутилось и у нашего друга где нибудь в
бизнесс центре или на работе не отвалилась рука
для лучшего соприкосновения с одеждой мы натянули на протез толстое медицинское чулочное изделие
клиент доволен!))
итого: затраты 300р на кисть.
Источник
Протез своими руками. Механическая рука из 3d принтера.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Это трогательная и поучительная история. Как много человек может обрести настоящее счастье! Посмотрите это видео до конца, посмотрите на этих счастливых детей. А ведь скольким сможем помочь мы с вами, обладая подобными технологиями! Как обычно, для любителей почитать публикуем даже не статью, а скорее историю о потрясающей технологии, меняющей нас с вами: Когда я отрезал себе пальцы — это было в среду, во второй половине дня — я поехал в больницу. Именно там, пока я сидел в кабинете неотложной помощи, я решил сделать себе новые пальцы. Вначале я обращался ко многим людям за помощью, но все они отказывались, даже не обсудив идею как следует. Они говорили мне, что это невозможно Однако, чем больше людей старались убедить меня в том, что это невозможно, тем крепче становилась моя уверенность в обратном. Я начал собирать и изучать информацию в интернет, в частности о всевозможных протезных решениях. Ни одно из них не давало мне возможности вернуться к моему ремеслу. Они не были нацелены на восстановление работоспособности человека. — Впервые о протезных руках и пальцах я начал задумываться когда мне было 12-13 лет. На уроках труда приводные инструменты приводили меня в ужас. — Иван сыграл во всем этом всем важную роль. Его идеи сильно помогли проекту. — У меня есть опыт работы с механическими деталями, в основном я занимался конструированием механических креплений. Однажды я сделал гигантские марионеточные руки. Ричард связался со мной после того, как увидел видео с одним из таких экземпляров механической руки, и предложил мне сотрудничество. Мы стали экспериментировать с трехмерной печатью, и использовать принтеры от Makerbot. — Мы раздобыли принтеры, и затем Иван вернулся в Америку. Я рисовал чертежи, сканировал их, отправлял Ивану по электронной почте. Он делал свои пометки, и отправлял файл назад, затем я распечатывал, и говорил: нет, так не пойдет, и опять начинал менять то и се, и так по кругу. — Makerbot replicator 2 очень сильно повлиял на процесс разработки. Он позволил сильно увеличил скорость, с которой мы могли создавать прототипы и испытывать новые идеи. Он дал нам возможность покрутить в руках физическое воплощение одной и той же модели, несмотря на то, что мы находились на расстоянии в десять тысячи миль. — Изначально, проект не был нацелен на помощь другим людям, и единственной целью было помочь мне. Но с течением времени, наблюдая за тем, как один прототип сменяет другой, я понял, что этот проект может помочь также и многим другим людям. -Лиам родился без пальцев. До него у нас было два полностью здоровых ребенка, так что для нас это было большим шоком. — Мать Лиама послала нам сообщение через Facebook. Дело в том, что мы выложили некоторую информацию на страницу в Facebook. Итак, она вышла с нами на контакт, послав небольшое сообщение, затем мы с ней побеседовали, и она сказала, что готова абсолютно на все ради шанса облегчить жизнь Лиама. На то время я еще даже не задумывался о возможности сделать полный протез кисти. О синдроме амниотических перетяжек. я впервые о таком слышал, я никогда с таким не сталкивался. Я оценил ситуацию, и мы решили сделать полный протез кисти. — Раньше я и не подозревала, что такое возможно. И когда я впервые увидела, как он что-то поднимает, и держит это в своей правой руке. это было поразительно! — Положи мяч, и снова подними его. Теперь подними. Вот так. Умница! — Протез кисти, который мы разработали для детей и взрослых с синдромом амниотических перетяжек, работает благодаря движению запястья. Чаще всего у таких людей пальцы отсутствуют, включая большой палец. У них есть только ладонь. Итак, протез крепится к руке с помощью специальной накладки. К той же накладке крепятся тросики. Когда кисть сгибается, механические пальцы сжимаются, и наоборот: когда кисть разгибается, пальцы разжимаются. Все, кроме трех вещей, сделано на трехмерном принтере Makebot. Все пальцы и суставы, кончики пальцев, большой палец, кистевой шарнир — все это печатается. Все, что остается — это тросики, металлические детали (все они сделаны из нержавеющей стали) и термопластическая пластмасса. Насчет последнего — вы просто вырезаете кусок нужного Вам размера, кладете его в горячую воду, он становится полупрозрачным, затем Вы вынимаете его, и он легко принимает форму руки. Однажды мне позвонила одна из матерей — как раз в то время, когда я занимался столярной работой — она сказала мне, что узнала о нас по телевидению SABC. — Я увидела там информацию, переписала телефонный номер, и позвонила Ричарду. — Мы сделали чертежи, и установили протез. Затем мне пришлось прибегнуть к помощи оккупационального терапевта. Дело в том, что у мальчика были большие проблемы с маневрированием протезом. Ему показали специальные упражнения, и уже ко времени его ухода он уже мог поднимать больше, чем раньше. — Ему очень нравиться носить этот протез. Если бы он мог — он бы и спал с ним. Благодаря ему он чувствует себя . особенным. — Когда ребенок подрастает, используя Makerbot, мы просто увеличиваем модель в размере и печатаем ее заново. При этом металлические детали берутся из старого протеза и вставляются в новый. Поэтому желательно, чтобы устаревшие протезы нам возвращали, чтобы мы могли их приспособить для кого-нибудь другого. — Когда я осознала, что он сможет жить как обычные дети, с обеими руками, на мои глаза навернулись слезы. Он сможет играть с мячом, играть в крикет, регби, кататься на велосипеде, держать стакан обеими руками. в общем, делать все то же, что и обычные дети. А когда я увидела радость в его глазах. я была просто счастлива. — Мне нравится эта рука, она потрясающая, и с ее помощью я могу делать практически все что угодно. — Если во время изготовления одного из этих протезов, вы ошиблись, сломали что-либо, или просверлили деталь не в том месте — ничего страшного: просто запускаете принтер, и заново печатаете новый комплект деталей. — Этот трехмерный принтер сильно упрощает для Ричарда и Robohand задачу создания протезов. — Наличие принтера Makerbot, и возможность обмениваться файлами по интернет, позволили нам сократить время на разработку прототипа с недели до двадцати минут. Невероятно быстро. — Для того, кто впервые пользуется таким протезом, он отлично справляется, и очевидно, что ему доставляет удовольствие экспериментировать с новыми возможностями своей руки. — Со мной связался отец Дилана, и сказал, что он — друг отца Лиама. Он сказал, что наблюдал за всем этим, и хотел бы дать и своему сыну шанс на нормальную жизнь, так что не мог бы я помочь и ему тоже? — Мы — одни из первых людей, которым выпало испробовать это новое приспособление. По результатам я вижу, что мой сын действительно счастлив, и потому я тоже счастлив. — Если у кого-либо есть ребенок с синдромом амниотических перетяжек, и он хочет сделать ему такую руку, мы считаем, что это вполне возможно. На сайте Thingiverse мы выложили все необходимые файлы. Все, что нужно сделать — это получить доступ к трехмерному принтеру, напечатать детали и собрать все это вместе. Мы рекомендуем обратиться к оккупациональному терапевту за помощью с пластиковыми рукавом и перчаткой. Однако, если вы решились сделать все своими силами, от начала до конца, это также возможно. — Я очень рад, что теперь у меня есть рука Robohand. Мне не терпится попробовать играть в крикет и гольф, и даже поплавать в ней. Во вторник мы будем играть в крикет, и теперь я смогу ловить мяч моей правой рукой. — Когда я вижу, как лицо Дилана озаряется радостью, мое сердце замирает от счастья. В такие моменты я чувствую и гордость, и печаль. весь спектр эмоций одновременно. Это изумительно! — Возможно, Robohand и стал и неожиданностью для мира трехмерной печати, однако, если Вы серьезно зададитесь вопросом что может нам дать возможность самостоятельно печатать механические части, Вы поймете, что замещение утерянных пальцев — всего лишь одно из огромного множества применений. Технология трехмерной печати дает невероятно широкие возможности. — Я всегда буду благодарна Ричарду, Makerbot и Robohand за шанс на нормальную жизнь и за все, что они для нас сделали. — Я просто не могу выразить словами своих чувств. Что все еще есть люди, помогающие другим. И да, я просто ошеломлена возможностями этого принтера. — Я могу поднимать вещи. — Раньше я не мог себе и представить, каково это будет — иметь такую руку. — Я могу кинуть мяч. — Мои друзья говорят, что это круто. — Я люблю мою руку Robohand. Благодарим за просмотр! Будем рады обсуждениям в комментариях Технологии растут потрясающими темпами. Недавно мы публиковали ролик об изобретении для доставки лекарственного средства непосредственно в определенное место организма. Что будет дальше — даже сложно загадывать.Источник