На этой фотографии изображен немецкий солдат, работающий в лаборатории с протезом левой руки. Фотография находится в Национальном музее Первой мировой войны в Канзасе.
Бионические протезы: на что они способны, и когда мы станем киборгами?
Бионические протезы позволяют людям, потерявшим ногу или руку, жить полноценной жизнью. Однако в действительности ими пользуются лишь 10% людей, потерявших конечность. Могут ли бионические протезы превратить нас в киборгов в будущем? И почему этого до сих пор не произошло?
На что способны бионические протезы. Видео «Индустрии 4.0», YouTube-проекта РБК Тренды
Как устроены бионические протезы?
Бионический протез определяется как протез, который частично или полностью заменяет утраченный орган и берет на себя его функции. Это важно: к бионическим протезам не относятся эстетические протезы, которые лишь создают видимость руки или ноги. Например, рука, которая не двигается, а просто висит — это эстетический протез. Если он может сгибать и двигать пальцами, то это бионический протез.
Самые простые бионические протезы являются механическими: они сгибаются и разгибаются с помощью оставшихся мышц. Более сложные модели используют датчики, реагирующие на нервные импульсы и воспроизводящие более сложные движения — даже мелкую моторику. Наконец, сейчас существуют протезы, которые подключены к мозгу и реагируют непосредственно на его сигналы без использования мышц.
Но сначала о главном.
Эволюция бионических протезов
Первые предлоги появились более 3 000 лет назад в Древнем Египте. Они были сделаны из дерева, чтобы предотвратить появление мозолей при ходьбе в сандалиях.
В 16 веке немецкий рыцарь Готфрид носил железную руку, пальцы которой сгибались, когда на ладонь нажимали кнопку. Говорят, что он даже мог использовать его для письма пером.
В восемнадцатом и девятнадцатом веках в викторианской Англии носили механические устройства, управляемые рычагами и гибкими проводами. Протезы становились более функциональными — у них было больше подвижных суставов — и более эстетичными: их форма все больше напоминала настоящие конечности. Некоторые из них были даже с тиснением или гравировкой.
В двадцатом веке были разработаны протезы на основе тяги: Можно согнуть или разогнуть конечность, потянув за рычаг. Дерево и железо были заменены легкими металлами и пластмассами. В результате вес становится меньше, и вам не приходится носить тот же вес, что и здоровая часть тела. Пластиковые модели также выглядели максимально реалистично, чтобы помочь пользователю справиться с дискомфортом от ношения протеза.
Наконец, термин «бионический» был придуман в 1958 году Джеком Стилом, военным врачом, который занимался медицинскими и космическими исследованиями. Он изучал физические процессы и структуры, а затем использовал их в военных целях. В том же году в СССР была разработана первая микроэлектрическая рука.
Вдохновленный исследованиями Стила, он опубликовал
В 2010 году компания BeBionic представила первый протез массового производства на Международном конгрессе по протезированию и ортопедии в Лейпциге. Первый широко доступный протез, Symbionic Leg, был выпущен в 2011 году исландской компанией Össur. В 2013 году в модель добавили микропроцессорное управление: теперь протез адаптируется к походке пользователя.
Компания Össur была основана в 1971 году и стала лидером рынка, приобретя с 2000 года 16 крупных производителей и начинающих компаний. В 2019 году ее рыночная капитализация составила более 450 миллионов долларов.
Следующим этапом стало протезирование, управляемое мозгом. В 2015 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов США (DARPA) испытало один из них во время полета в авиасимуляторе F-35: самолет пилотировала парализованная женщина с механическими руками.
В 2018 году появился первый протез глаза, Argus II, который помогает частично восстановить зрение с помощью электрической стимуляции оставшихся клеток.
Современные протезы используют достижения робототехники, способны имитировать индивидуальные жесты и передавать сенсорные ощущения. Наконец, экзоскелеты являются переходными: они не заменяют утраченные органы, а дополняют и расширяют возможности человека. С их помощью люди могут поднимать тяжести без физической подготовки, а парализованные люди могут двигаться.
Виды и функции протезов кисти, руки и предплечья. Описание косметических, активных, бионических и функциональных протезных материалов. Функция современных протезов руки.
Функциональные — активные протезы, позволяющие осуществлять хватание. Они работают через разные механизмы. Они могут состоять из косметической оболочки, имитирующей внешний вид руки, или иметь современный технический дизайн.
Виды протезов рук
Косметические — выполняют только пассивную декоративную функцию.
Оплата: Бесплатно по государственной схеме, сбор за счет фонда партнеров или собственного капитала.
Оплата: Бесплатно по государственной программе; сбор через фонд партнеров или собственный капитал.
- Протезы пальца;
- Протезы кисти;
- Протезы предплечья;
- Протезы плеча (и при вычленении плечевого сустава);
- Тяговые (активные, механические);
- Миоэлектрические (биоэлектрические, бионические);
- Рабочие;
- Уровень: кисть, предплечье
- Вес: до 0.5 кг. ⚫ ⚪ ⚪ ⚪ ⚪
- Возраст: с 2-х лет до ∞
- Управление: за счет движения руки
- Сила: ⚫ ⚫ ⚪ ⚪ ⚪
- Дизайн: современный на выбор
- ИПРА: активный или рабочий протез
Оплата: Бесплатно в рамках государственной программы; сбор через фонд партнеров или собственные средства.
- Уровень: предплечье, плечо
- Вес: до 1.5 кг. ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
- Возраст: с 8-ми лет до ∞
- Управление: от датчиков
- Сила: ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚪
- Дизайн: современный на выбор или в косметической оболочке
- ИПРА: с внешним источником энергии
Оплата: Бесплатно в рамках государственной программы; сбор через фонд партнеров или собственные средства.
- Уровень: кисть, предплечье
- Вес: до 1.5 кг. ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
- Возраст: с 12-ти лет до ∞
- Управление: от датчиков
- Сила: ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
- Дизайн: современный на выбор
- ИПРА: с внешним источником энергии
Оплата: Бесплатно в рамках государственной программы; сбор через фонд партнеров или собственные средства.
Подбор протеза по уровню ампутации или аплазии
Сила этого механизма заключается в возможности контролировать силу. Пользователь сам определяет силу захвата, его скорость и может почувствовать сопротивление, когда рука касается объекта.
Биоэлектрические, миоэлектрические или бионические протезы являются одними из самых современных и передовых.
Активные тяговые добавки Kibi и биоэлектрические добавки Indy теперь могут выпускаться и со съемной косметической оболочкой. Пассивные косметические добавки все чаще заменяются функциональными добавками.
Подробнее про активные протезы рук
Биоэлектрические протезы
Функциональный протез предназначен для выполнения конкретных задач. Такой протез может быть оснащен гнездом для рабочих принадлежностей, таких как молоток, гаечный ключ, ножницы, зубило, зажим для отвертки и т.д.
Есть специальные розетки для домашней работы — для столовых приборов, письменных принадлежностей, утюга, швейной машинки, печатных и чертежных принадлежностей.
Как и в случае с косметическими протезами, протезирование заменяется современными тяговыми и бионическими протезами, функциональность которых позволяет выполнять основные бытовые задачи. По специальному запросу инвалиды могут получить от государства различные виды протезов.
Виды бионических протезов
- Косметические протезы
- Рабочие протезы
