Устройство бионической руки

В статье о бионике мы упомянули протезы рук. Давайте углубимся в эту тему и разберемся с устройством бионической руки и механизмами её функционирования!

Устройство протеза руки состоит из 5 основных частей.

1. Приемная гильза – обеспечивает прикрепление протеза к культе конечности. Гильза прикрепляется к конечности встраиванием в кость или с помощью специальной манжеты, которая одевается на конечность и удерживается за счет вакуума. 2. Опорная часть. Она несет опорную функцию: к ней прикреплены другие части протеза. По своей сути — это замена кости. 3. Модуль – представляет собой шарнир, имитирующий сустав конечности. Сгибание и разгибание протеза в модуле осуществляется с помощью гидравлических тяг и электрических микродвигателей (или сервомоторов). Процессом движения управляет микропроцессор. 4. Электронный блок – включает чувствительные электронные датчики (регистрируют биопотенциалы, возникающие на коже культи при попытке человеком пошевелить конечностью), микропроцессор (обрабатывает полученный от датчиков сигнал и усиливает его), сервомоторы и гидравлические тяги (приходят в движение при подаче на них усиленного сигнала от микропроцессора). 5. Блок автономного питания протеза – необходим для обеспечения энергией всех остальных частей и электроники протеза.

Также, в зависимости от продвинутости протеза, он может быть оснащен специальным покрытием, которое выполняет косметические функции и защищает детали протеза от воздействия влаги. Самые последние модели устройств с покрытием могут иметь и функцию обратной связи. В покрытие встраиваются датчики давления, температуры и влаги, которые подают сигналы в процессор, а он в мозг, создавая ощущения тепла и прикосновения.

Механизм функционирования и управления.

После ампутации конечности в организме остаются двигательные нервы, которые ее контролировали. Эти остатки нервов хирургическим путем приделывают к маленькому участку какой-нибудь крупной мышцы (это называется реиннервацией). Например, к большой грудной мышце, если речь идет об ампутированной руке. В результате, когда человек думает пошевелить пальцем, мозг отправляет сигнал куску грудной мышцы, к которой присоединили нерв, шедший раньше к пальцам. Происходит иннервация небольшой части грудной мышцы. Специальные датчики-электромиографы регистрируют движение мышцы и отправляют сигнал в процессор. Процессор расшифровывает сигнал и отдает команду к движению определенной части протеза, в нашем примере — пальцу.

Этот механизм не совершенен, но работоспособен. Его большая проблема в том, что для управления используются здоровые мышцы, а не нервная система пациента. Из-за этого приходится проделывать дополнительные сложные операции по реиннервации нервов. Сейчас ведутся разработки протезов, управление которых будет основано именно на взаимодействии протеза с нервной системой, что облегчит и установку протеза, и методы его управления.

#Наука #бионика #технологии