REKLAMA

Biomechanika + komputer = proteza przyszłości

25.07.2012 09.00
proteza
REKLAMA
REKLAMA

Był sobie człowiek

Nasze ciało – tkanki, kości, mięśnie, ścięgna, mózg z układem nerwowym, układ krwionośny, a to wszystko pod skórą, która stanowi naszą naturalną tarczę. Wraz z poczęciem zaczyna się proces starzenia. Z każdym rokiem nasze ciało i umysł stają się słabsze i coraz bardziej zależne od innych osób lub aparatów/urządzeń umożliwiających dalsze prawidłowe funkcjonowanie. Mimo iż z każdym rokiem rośnie średnia długość życia (obecnie najdłuższa średnia wynosi 81 w Japonii), a opieka medyczna w wielu krajach działa o wiele lepiej niż przykładowo 20 lat temu, to nie da się uciec od wypadków, które zawsze towarzyszą nam w pracy.

Ruch

Proste czynności takie jak kliknięcie myszką czy naciśnięcie odpowiedniego klawisza na klawiaturze wykonujemy nawet się nad tym nie zastanawiając. Jest to automatyczna reakcja, która pojawia się chwilę po powstaniu myśli w mózgu. Problem pojawia się wtedy, gdy „mamy” myśl, ale nie możemy jej „wykonać”. Powodów może być wiele, ja skupię się na problemie braku kończyn(y) górnej (dlatego że, głównie pracuję rękoma). Dla wielu ludzi utrata ręki to tragedia, w jednej chwili mogą stracić pracę (pojawia się problem z utrzymaniem siebie, bliskich i domu) oraz motywację do dalszego życia. Na szczęście mamy XXI wiek i człowiek pozbawiony kończyny ma szansę na normalne funkcjonowanie, a nawet – prawdopodobnie za jakiś czas – będzie mógł pracować. Wszystko to jest możliwe dzięki mechanicznym protezom.

Niech się stanie proteza

Aby je stworzyć, należy najpierw poznać nasze ciało, w szczególności mózg, i krok po kroku, prototyp po prototypie budować i testować protezy. Nie będę opisywał prostych konstrukcji, które powstają ze sztucznych materiałów, wymagają wymodelowania i dopasowania do kikuta. Skupię się na tych, które wykorzystują bardzo zaawansowane elementy elektroniczne. Aby taka proteza mogła zadziałać wykorzystuje się ocalałe neurony, które zostają połączone z protezą i starają się jak najlepiej „przetworzyć i wykonać” myśl. Ma to wiele plusów, przede wszystkim większy zakres ruchów, który połączony z szybkością i precyzją protezy, uczyni ją w pełni sprawną kończyną. Aby mechaniczna ręka spełniała swoją rolę jak najlepiej musi być odpowiednio dopasowana do osoby i trybu życia jaki prowadzi. Pierwszym kryterium jest waga, to ona decyduje z jakich materiałów i jak wyprofilowana zostanie proteza. Drugim jest właściwe zaprogramowanie protezy, aby móc przechwycić jak najwięcej impulsów z mózgu. By móc tego dokonać, w kończynach montuje się mini-komputery. Pierwszy układ montuje się tuz przy kikucie i to on odpowiada za przechwytywanie impulsów, kolejny umieszcza się na zgięciu kończyny (w łokciu lub kolanie) i on odpowiada za odpowiedni kąt zgięcia, ostatni umieszcza się w nadgarstku, który musi na podstawie otrzymanych danych oddać naturalność ludzkiego ruchu. Wszystko to montuje się na szkielecie protezy wyposażonej w ogromną ilość elementów hydraulicznych. Im bardziej skomplikowane ruchy ma wykonać proteza tym więcej silników, które zamieniają energię elektryczną w mechaniczną. To pociąga za sobą komplet niedogodności, elektroniczne ramię działa na prąd, czyli potrzebuje bardzo dużo energii elektrycznej. Dzisiejsze akumulatory wymagają ciągłego ładowania i zwiększają masę protezy. Kolejnym problemem jest awaryjność. Z racji, że są to bardzo skomplikowane mechanizmy, właściciel protezy w razie awarii/uszkodzenia zostanie pozbawiony kończyny na długi czas.

Brawa dla?

Jak ogólnie wiadomo większość współczesnych technologii ma swój początek w wojsku. Nawet internet, w którym „znajdzie się” ten tekst powstał z inicjatywy DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency – Agencja Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych). To wojsko obecnie testuje protezy, które są wrażliwe na nacisk i temperaturę. Lecz jak dobrze wiemy, większość wynalazków nie-wojennych „made in army” trafi w końcu do społeczeństwa poprawiając komfort życia lub naprawiając szkody, które wyrządziła wojna (o, ironio!) lub nieszczęśliwe wypadki.

Przykłady

http://www.guardian.co.uk/science/video/2012/may/16/mind-controlled-robotic-arm-video

REKLAMA
REKLAMA
Najnowsze
Aktualizacja: tydzień temu
Aktualizacja: tydzień temu
Aktualizacja: tydzień temu
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA