Механическую руку научили чувствовать

05 Октябрь 2014

Создание особой технологии позволяет человеку, лишенному руки, точно определить каким пальцем установленного протеза он касается поверхности того или иного предмета. Также, кроме создания чувствительного протеза ученые разработали более удобное устройство крепления конструкции искусственной руки к телу.

Идеально созданная искусственная конечность должна иметь все те же качества, которыми обладает естественная конечность – она должна иметь чувствительность и свободно двигаться. Что касается подвижности протезов ног и рук, тут создатели уже давно достигли серьезных успехов, однако, как обеспечить чувствительность никто из них себе представлял. Здоровый человек способен ощущать теплоту и холод поверхности, он может распознать гладкость и шероховатость покрытия благодаря наличию огромного числа нервных окончаний, расположенных в кожном покрове конечности, имеющих связь с головным мозгом. Как создать подобную чувствительную связь в протезе?

Конструкторы биомеханических протезов в качестве своей основной задачи приняли решение о создании искусственной конечности, обладающей возможностью ощущать приложенное механическое надавливание.

Они решили создать систему, позволяющую человеку с протезом брать в руку стакан так, чтобы он не был упущен на пол и не был раздавлен. Для этого требовалось точно рассчитать величину давления пальцев и ладони на поверхность стакана. Эксперименты, проводимые нейробилогами, поставившими себе цель добиться создания удовлетворительной обратной связи между датчиками давления искусственной руки и мозгом, продолжались на протяжении 40 лет. При этом, достичь удовлетворительных результатов удалось лишь недавно.

Конструктор Сильвестро Мицера и члены его команды – сотрудники политехнической школы в Лозанне только в феврале текущего года опубликовали в еженедельнике под названием Science Translational Medicine о создании искусственной руки, которая позволяет своему обладателю аккуратно взять стакан, а также отличить квадратный предмет от круглого.

Биомеханическая искусственная конечность оборудована датчиками, осуществляющими координацию движения пальцев. В зависимости от величины напряжения сухожилий датчики формируют электронный сигнал. Однако, подобная форма сигнала не приемлема для человеческого мозга, поэтому пришлось разрабатывать алгоритм, преобразующий электронный сигнал в сообщение, напоминающее нервный импульс, понятное для соответствующих отделов головного мозга. Созданный подобным образом сигнал по электродам направлялся к нервным окончаниям уцелевшего плечевого сустава.