Bionische Hände: Geschichte, Zukunft und Realität
Der Verlust von Gliedmaßen oder Organen für eine Person ist ein großes Problem. In einigen Fällen muss man sich damit abfinden, aber manchmal kann moderne Prothetik eine Person mit "begrenzten Fähigkeiten" zu einer Person mit "erweiterten Fähigkeiten" machen, wie Vertreter einiger Unternehmen in dieser Branche es ausdrückten.In diesem Artikel werden wir über Handprothesen sprechen. Hier werden wir nicht auf das Thema Zähne, Augen, Ohren, Gesicht, innere Organe einer Person und sogar Beine eingehen. Beginnen wir mit dem Mittelalter, als die Amputation eine der wirksamsten Methoden zur Bekämpfung von Infektionen war. Viktorianische Geräte und moderne bionische Prothesen werden das Thema fortsetzen, und am Ende werden wir die Zukunft dieser Richtung diskutieren.
Stahlhände der Ritter
Diese Handprothese aus Stahl stammt aus dem 16. Jahrhundert. Es hat doppelte Finger und einen Daumen, der bestimmte Positionen einnehmen kann. Die Verwaltung erfolgte über den Knopf auf der Rückseite der Handfläche. Dieses Gerät ist eine der drei Götz von Berlichingen Chevalier-Prothesen . Das Gerät ermöglichte das Aufnehmen von Gegenständen und möglicherweise sogar das Schreiben mit einem Stift.
Dies ist die Hand eines anderen Ritters .
In diesem Eisenarm aus dem 17. Jahrhundert befand sich ein Mechanismus, der es dem Biegen des verbleibenden Arms ermöglichte, das Ballen der Faust zu kontrollieren. Es war anscheinend ein Prototyp moderner Traktionsprothesen.
Diese Holzprothese wurde angeblich im Jahr 1800 hergestellt.
Eine andere Holzprothese wurde angeblich mit einem Kabel gesteuert. Die künstliche Hand wird im Smithsonian Museum präsentiert.
Quelle :vention.smithsonian.orgWeniger wohlhabende Menschen könnten Prothesenhaken verwenden, die dieser Vorrichtung des frühen 19. Jahrhunderts ähneln. Als ich diesen Artikel aufnahm, war ich mir sicher, dass es bis zum 20. Jahrhundert nur solche Prothesen gab.
Der Ellbogen, das Handgelenk und die Finger dieser zwischen 1850 und 1910 hergestellten Prothese können sich bewegen. Wahrscheinlich wurde dieser eisernen Hand ein Handschuh angezogen. Obwohl das Gerät sehr interessant aussieht.Im Jahr 2013 wurde ein Beitrag über eine wundersame Prothese aus Holland auf Habrahabr gestaut. Der Beitrag enthielt einen Scan aus dem Journal des Bildungsministeriums Nr. 7 von 1837, in dem "der mechanische Arm eines neuen Geräts beschrieben wurde, der den Verlust dieser wertvollen Mitglieder vollständig ersetzen könnte". Zwei solcher Hände, mit denen man winken, die Finger bewegen und Gegenstände nehmen kann, wurden zwei Soldaten gegeben. Nach den vorherigen Beispielen für Prothesen zu urteilen, die in verschiedenen Museen aufbewahrt und von Historikern und Wissenschaftlern beschrieben wurden, konnte dieser Artikel immer noch keine Ente sein, wie die Benutzer dachten.
Das Foto unten zeigt einen Veteranen des US-Bürgerkriegs von 1861-1865.
In der Handfläche dieser weiblichen künstlichen Hand aus dem 19. Jahrhundert sind Löcher sichtbar, die möglicherweise zur Sicherung des Hakens oder anderer Geräte verwendet wurden, die das Leben erleichtern.
Quelle: collectmedicalantiques.comXX Jahrhundert
Die Prothese auf dem Foto unten wurde für ein 16-jähriges Mädchen angefertigt, das seinen Arm unter dem Ellbogen verloren hat. Die Prothese besteht aus Holz, Leder und Stoff. Es sollte beachtet werden, dass sie hier über das Aussehen des Geräts und seine Funktionalität nachdachten: Das Handgelenk dreht sich, die Finger ändern ihre Position und ein Haken wird an der Handfläche angebracht - so können Sie beispielsweise eine Tasche tragen. Die Prothese wird im Museum of Science in London präsentiert.
So sahen Prothesen des 19. und 20. Jahrhunderts aus. Präsentiert im Museum of Science.
Auf diesem Foto arbeitet ein deutscher Soldat in einer Werkstatt mit einer linken Prothese. Das Foto befindet sich im Nationalmuseum des Ersten Weltkriegs in Kansas.
Dies ist eine Schweizer Prothese. In bester Tradition - mit verschiedenen austauschbaren Düsen.
Diese Prothese wird vorgestelltim wissenschaftsmuseum in london. Es wurde für einen 17-jährigen Mann im Jahr 1959 gemacht.
Quelle: sciencemuseum.org.ukEiner der ersten Empfänger von Prothesen war Militärpersonal. In diesem Fall sagte der Hersteller von Prothesen aus Brooklyn auf einem Werbeplakat, er sei stolz darauf, mit den US-Streitkräften zusammenzuarbeiten.
Wie Sie sehen, haben sich Prothesen dieses Typs über mehrere Jahrzehnte nicht wesentlich verändert.
Moderne bionische Prothesen
Schauen wir uns zunächst an, was „bionische Prothesen“ sind. Bionik ist eine angewandte Wissenschaft, die Biologie und Technologie kombiniert. Wildlife hilft Wissenschaftlern, Lösungen für technische Geräte zu finden. Es gibt biologische Bionik, die Prozesse in biologischen Systemen untersucht, theoretisch, die mathematische Modelle dieser Prozesse erstellt und technische. Wir brauchen jetzt technische Bionik: Sie wendet theoretische Bionikmodelle an, um technische Probleme zu lösen, wie dies bei Prothesen der Fall ist.Bisher implizierten Spezialisten, die von „bionischen“ Prothesen betroffen waren, solche Geräte, die dem Körperteil ähnlich sind, den sie ersetzen. Aus Sicht moderner Konzepte sind diese Prothesen solche, die von Elektronik und Bioströmen gesteuert werden, dh sie verwenden Myographie oder ein Enzephalogramm.Das britische Unternehmen RSLSteeper, das derzeit über 90 Jahre Erfahrung in der Prothetik verfügt, hat die bionische Prothese BeBionic 2010 auf dem internationalen Markt eingeführt. Zu dieser Zeit hatte ein künstlicher Arm für einen Erwachsenen nur vier Funktionsgriffe, aber Sie konnten bereits essen, trinken, drucken, den Schlüssel im Schloss drehen, einen Geldautomaten benutzen und kleine Gegenstände halten. Mit dem Gerät kann der Benutzer Eier zerbrechen und einen Einwegbecher in der Hand halten - denn selbst die Druckkraft wird durch Befehle gesteuert, die von Sensoren aus den Muskeln entfernt werden.Mangelnde Massennachfrage und geringe Konkurrenz sind der Hauptgrund dafür, dass bionische Prothesen sehr teuer sind. Im Jahr 2013 kostete eine Handflächenprothese bis zu hunderttausend Dollar.Wie können die Kosten für die Prothese gesenkt werden? Müssen seine Produktion billiger machen. 2013 wurde die Crowdfunding- Kampagne bei IndieGoGo zur Erstellung einer offenen und erschwinglichen Handflächenprothese erfolgreich abgeschlossen , deren Details größtenteils auf einem 3D-Drucker gedruckt werden können. Das Gerät verfügt über unabhängige Antriebe für jeden Finger, taktiles Feedback und liest Signale zur Steuerung durch die Haut. In der Handfläche des Geräts befinden sich elektrische Antriebe und eine Steuerplatine am Arduino.<Img src = der « habrastorage.org/getpro/habr/post_images/79b/967/591/79b9675914c40ef0e466ee254de5e0e9.jpg » width = ‚600„alt = «Bild» />Layout - Kinder-Version Dextrus, stilisierte von Iron Man.Einem anderen Projekt, Limbitless Lösungen , die Low-Cost - Prothesen macht, im Jahr 2015 ein Treffen von Robert Downey Jr. und sieben Jahre alten Jungen Alex angeordnet, dem Kind eine bionische Prothese in Form von Armen Anzug seines Lieblingshelden zu geben.und das ist sehr wichtig - von den Kosten der Prothese 3D-Drucker Produktionsdruck Das Projekt selbst stellt diese Prothesen hauptsächlich für Kinder her, deren Familien dies nicht sind kann es sich leisten, 30-100 Tausend Dollar für einen bionischen Arm auszugeben.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/97b/0c3/cb9/97b0c3cb9d60525af7e546ed9c73124c.png " width = '600 "alt =" image "/>2014 entwickelte die Johns Hopkins University eine Prothese und beides Wir haben es an einem Mann getestet, der beide Arme von seiner Schulter und darunter verloren hat. Um die Prothese zu steuern, las das System Signale von den Brustmuskeln.Einer der ernsthaftesten Handprothetiker der Welt ist Bebionic. In den Medien heißt es oft, dass dieses Unternehmen die erste bionische Prothese hergestellt habe. In diesem Video wird die Leistungsfähigkeit der in Russland und der Cyborg-Welt bekannten myoelektrischen BeBionic 3-Prothese von Nigel Ackland demonstriert.Im Juni 2016 erhielt der erste Brite eine Bebionic Small-Bürste - eine realistische Prothese, die dank ihrer geringen Größe für Frauen und Jugendliche geeignet ist. Die 29-jährige Nicky Ashwell aus London wurde ohne ihre rechte Hand geboren und verwendete eine kosmetische Prothese, die ihr ganzes Leben lang keine Funktionalität hatte. Nach den Fotos zu urteilen, beschloss Nicky, keinen Handschuh zu tragen, der die menschliche Haut imitiert.Die Bebionic Small-Prothese wiegt 390 Gramm, fasst bis zu 45 Kilogramm und hat 14 Greifer.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/670/4d5/245/6704d5245a167bd1cb931f503589bc21.jpg " width = '600 "alt =" image "/>Im Mai 2016 erhielt der 26-jährige James Young eine Prothesehergestellt wie die Hand von Solid Snake, dem Helden der Metal Gear Solid-Reihe. James verlor seinen linken Arm, verletzte sich am linken Bein und erlitt andere Verletzungen, als er unter den Zug stieg. Nach dem Krankenhaus erhielt er Standardprothesen, die er selbst als hässlich bezeichnete. Jetzt "rollt" er einen weiteren Prototyp eines künstlichen Arms ein.
Foto: dailymail.co.uk
Metal Gear Solid 5Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, verfügen moderne bionische Prothesen über ausreichende Funktionen für verschiedene alltägliche Aktivitäten. Aber es gibt noch eine Sache, an der Wissenschaftler arbeiten: die Empfindlichkeit von Prothesen. Für die Hand einer Person ist es wichtig zu verstehen, wie viel man etwas drückt, was genau in die Hand genommen werden kann, was nicht. Mit einem künstlichen Pinsel wird die Gefühlsfähigkeit erheblich verbessert.2013 entwickelte ein Team des Cleveland Veterans Affairs Medical Center und der Case Western Reserve University eine Prothese, deren Sensoren direkt mit den Nervenenden der verbleibenden Extremität verbunden sind. In diesem Fall unterscheiden sich die Impulse von den Sensoren nicht von den von Ihrer eigenen Hand übertragenen Impulsen. Der erste Freiwillige, der das Gerät testete, sagte, dass er anfing, mit „Fingern“, der Handfläche und dem Handrücken zu fühlen. Im folgenden Video versucht ein Freiwilliger, einen Ast von einer Kirsche abzureißen - zuerst mit ausgeschalteter Empfindlichkeitsfunktion der künstlichen Hand, dann mit eingeschalteter Hand. Im zweiten Fall kommt er mit dieser Aufgabe besser zurecht.Mitte 2013 führte DARPA im Rahmen des RE-NET-Programms (Reliable Neural-Interface Technology) auch eine Feedback-Prothese ein. Die Agentur sollte bis 2016 an diesem Projekt arbeiten.Im Jahr 2015 begann ein 28-jähriger gelähmter Patient mit einer mit dem Gehirn verbundenen Prothese, verschiedene Objekte zu berühren , einschließlich der Berührung jedes Fingers. Dies geschah im Rahmen eines anderen Programms - Revolutionizing Prosthetics .Im Jahr 2014 wurde Dennis Aabo Sørensen, der aufgrund des unachtsamen Umgangs mit pyrotechnischem „Spielzeug“ die Hand verlor, freiwillig aufgefordert, eine Prothese mit Rückmeldung zu testen. Die Elektroden der Prothese sind mit dem menschlichen Nervensystem verbunden . Die Signalstärke wird vom Computer berechnet und Dennis begann, die Größe, Form und Textur des Objekts zu erfassen.
Bionische Prothesen in Russland
Es gibt praktisch keine Akteure auf dem russischen Markt, die bionische Prothesenarme für den kommerziellen Einsatz eingeführt haben. Die Entwicklung wird vom Startup „Motorika“ durchgeführt, das dafür bekannt ist, behinderten Menschen technische Mittel zur Rehabilitation von Traktionsprothesen für Kinder in das Bundesprogramm aufzunehmen. Dank dieser Firma erhalten Kinder Traktionsprothesen auf Kosten des Staates. In diesem Video werden Tests des vierten Prototyps der Stradivary-Kunstbürste getestet, die das Team voraussichtlich von Oktober bis November 2016 in Russland produzieren und installieren wird.Die Stradivary-Prothese ist myoelektrisch. Für die Installation ist kein chirurgischer Eingriff erforderlich. Oberflächen-Myosensoren sind in die Empfangshülle eingebaut, berühren bestimmte Stellen auf der Haut im Bereich der Muskeln, erfassen das Potenzial während der Muskelkontraktion und senden ein Signal zum Öffnen oder Schließen der Hand.Das Hauptproblem bei der Installation dieser Art von Prothese sind die schwach entwickelten Muskeln des Unterarms. Zur Vermeidung dieses Problems, „Beweglichkeit“ und macht Traktion mechanische Prothesen für Kinder - solche Prothesen sind nicht nur helfende Hand um verschiedene Funktionen auszuführen, sondern auch als Simulator dienen.Laut Ilya Chekh, dem Gründer von Motorika, gibt es jetzt zwei Richtungen für die Entwicklung von bionischen Prothesen.Das erste ist die Empfindung, dh das Feedback, das es dem Prothesenbesitzer ermöglicht, Informationen über die Eigenschaften des Objekts zu erhalten, mit dem er das Gerät berührt.Die zweite ist die Implantation aller Elemente, einschließlich des Rahmens und des Sensors. Eines der Probleme mit James Youngs Prothese, die eine ähnliche Hand wie Metal Gear Solid erhielt, ist die Notwendigkeit, eine solche Prothese zum Schlafen oder Duschen zu entfernen. In Zukunft werden Prothesen eher der Hand des Protagonisten des von Will Smith gespielten Films "I, the Robot" ähneln. Nicht in Bezug auf die Anpassung der eigenen Gliedmaßen, sondern in Bezug auf den Mangel an zusätzlicher Pflege.Jetzt in der Welt sehr beliebt preiswerte Druckrichtung in der Prothetik. Die Verfügbarkeit und Verteilung von 3D-Druckern hat dazu geführt. Es gibt verschiedene Projekte, die helfen, Traktionsprothesen kostenlos zu erhalten, und Schemata, mit denen Sie myoelektrische Prothesenhände finalisieren und drucken können. Ilya Chekh betrachtet diese Richtung als vorübergehend: Sie wird in den nächsten 10 bis 12 Jahren beliebt sein, während sich implantierbare Technologien entwickeln und skalieren werden. Der 3D-Druck bietet jetzt geringere Kosten, verliert jedoch erheblich an Qualität. Und es wird höchstwahrscheinlich niemals die beste Qualität im Vergleich zu herkömmlichen Technologien liefern. Es ist immer billiger und besser, mit einem Blechlaser abzuschneiden, als mit Polymeren mit einem Drucker zu drucken. Zumindest wird es so sein, wenn Sie an das bestehende Paradigma der Entwicklung der Presse denken,und nicht über die molekulare Konstruktion von Objekten phantasieren. Das Drucken wurde entwickelt, um Zeit und Kosten für Prototyping und Forschung und Entwicklung zu minimieren.? 20-30 ? Source: https://habr.com/ru/post/de394579/
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