SmartHand – чутливий протез руки

протез

SmartHand— спільний проект Європейського союзу за участю Ізраїлю з розробки штучної руки, яку пацієнт зможе відчувати як реальну руку.

У певному розумінні наші руки визначає нашу людську сутність. Анатомічні та функціональні особливості людської руки дозволяють нам писати, малювати та грати на піаніно. Ті, хто втрачає руки внаслідок нещасного випадку, травми чи хвороби часто відчувають, що вони втратили більше, ніж просту утиліту. Новий винахід дослідників Тель-Авівського Університету може змінити цю ситуацію.

Професор інженерного департаментуТель-Авівського університетуз розробокЙосі Шахам-Діаманд (Shacham-Diamand), співпрацюючи з групою вчених з Євросоюзу, розробили методику створенняпротезу руки,в якому використовуються нервові закінчення, що збереглося, в культі ампутованої руки. Пристрій під назвою «SmartHand» не лише зовні схожий на руку звичайної людини, а й дозволяє повернути людині те, що до цього часу вважалося неможливим після ампутації – чутливість у верхній кінцівці.

Робін Екенстрем (Robin af Ekenstam) зі Швеції, перший пацієнт, який брав участь у випробуваннях SmartHand, не тільки зміг заново навчитися виконувати такі складні завдання, як самостійний прийом їжі, уміння писати, а й знову повернув собі здатність «відчувати» свої пальці. Коротше кажучи, професор Шахам-Діаманд та його команда заново повернули не лише рухи, а й чутливість до свого пацієнта за допомогою SmartHand.

Шахам-Діаманд під час роботи над проектом «SmartHand», в якомуУніверситет Телль-Авіваспівпрацював з Лундським університетом зі Швеції, відповідав за розробку блоку, який є інтерфейсом між нервамилюдського тіла та електронікоюSmartHand. "Абсолютно збережені і придатні для подальшого використання нервові волокна залишаються практично у всіх пацієнтів після ампутації верхньої кінцівки", - каже дослідник, - "наша команда створила інтерфейс між пристроєм і нервами на руці, поєднавши чутливі нервові закінчення з датчиками SmartHand, використовуючи при цьому новітні інформаційні технології".

Професор Шахам-Діамандочолює одну з провідних лабораторій у світів галузі нанотехнологійта пов'язаних з ними розділів біології - Департамент електротехніки Тель-Авівського університету. Його група тісно співпрацювала із лабораторією фізичної електроніки кафедри нано-інформаційних технологій під керівництвом Бернарда Л. Шварца. «Наше завдання», — зазначив Шахам-Діаманд, — «було створення електрода, який був би не тільки гнучким і відповідав покладеним на нього завданням у функціональному плані, а й, будучи імплантованим у тіло людини, міг нормально функціонувати, принаймні, років 20».

Штучна рука SmartHand, створена командою ізраїльських та європейських вчених, буде передана у власність її першому випробувачеві — Робіну Екенстрему. «Після всього лише кількох навчальних занять Робін навчився користуватися штучною рукою, начебто це його власна рука», — каже професор Шахам-Діаманд, — «ми створили в SmartHand не тільки пристрої для приведення її в рух, але й вмонтували тактильні датчики. що передача інформації йде двома шляхами. Вони дозволяють Робіну виконувати досить важкі, але й дуже необхідні маніпуляції, такі, як їжа і лист».

Робін Екенстрем сказав в одному з інтерв'ю: «Я використовую м'язи, які я не використовував багато років. Я хапаю щосьтверде та відчуваю його в руках, що спочатку є дещо дивним та незвичним почуттям, оскільки у мене цих м'язів та пальців більше немає. Дивно!".

Ця конкретна розробка є частиною багатомільйонного проекту виготовлення протезів рук нового покоління, роботу над яким ведуть дослідники з Ізраїлю та Євросоюзу. РозробникиSmartHandвважають, що такий самий тип протезів може бути використаний у пацієнтів зампутованими нижніми кінцівками. На їхню думку, створення біонічного протезу ноги команда може також мати вбудований Bionic ногами бути підключені до мозку. Команда першого особливих труднощів викликати має, т.к. основна частина роботи вже виконана під час розробкиSmartHand. «Інервація пальців рук є найскладнішою зі всіх частин тіла, т.к. вони виконують дуже багато рухів, зокрема. і дуже тонких», - зазначає професор Шахам-Діаманд, - «нашому мозку необхідно синхронізувати рух кожного м'яза, при цьому обробляється величезний масив інформації».

За допомогою команди Тель-Авівського університетувдалося інтегрувати останні досягнення в галузі сучасного «розумного» протезування рук, а також надати штучній руці всі основні риси людської руки із плоті та крові. Чотири електродвигуни та 40 датчиківSmartHandактивуються при дотику штучних пальців до об'єкта, а не тільки повторюють рухи людської руки, вони також надають власнику відчуття від дотику.

Хоча прототип SmartHand виглядає зараз як лабораторна розробка, у майбутньому вчені припускають створити для SmartHand штучну шкіру, яка дасть мозку ще більшу тактильну інформацію для покращення зворотного зв'язку. Дослідниками будуть також вивчатися використовувані вреального життя зразкиSmartHand у людей з ампутованими кінцівкамидля поліпшення пристроїв і механізмівSmartHandз часом.

Дослідження вчених Євросоюзу не самотні в цьому світі і схожий проект під назвою "Luke Arm" розробляє американський учений Дін Камен.

Дослідження Камена націлені на проектуваннямоторизованої та роботизованої рукиіз захопленням нервових імпульсів, «рука» безпосередньо пов'язана з нервовими закінченнями пацієнта, який здатний контролювати рух моторів зусиллями думки — вже продемонстровано чудові результати.

Спочатку Дін Камен займається дослідженнями в цій галузі, щоб відшкодувати втрачені солдатами кінцівки у бойових операціях. Але технологіяSmartHandіроботизована рука Каменатакож призначається всім жертв ампутації. Як повідомляють дослідники, роботизовані протези кінцівок у майбутньому можуть стати навіть сильнішими за звичайні людські руки і ноги. Але варто розуміти, що вартість таких протезів найближчим часом не знизиться нижче за мільйонний рівень.