Mains bioniques: histoire, avenir et réalité
La perte d'un membre ou d'un organe pour une personne est un gros problème. Dans certains cas, vous devez le supporter, mais parfois les prothèses modernes peuvent faire d'une personne "handicapée" une personne avec "des capacités augmentées", comme le disent les représentants de certaines entreprises de cette industrie.Dans cet article, nous parlerons des prothèses de main. Ici, nous n'aborderons pas le sujet des dents, des yeux, des oreilles, du visage, des organes internes d'une personne et même des jambes. Et commençons par le Moyen Âge, lorsque l'amputation était l'un des moyens les plus efficaces de lutter contre les infections. Les dispositifs victoriens et les prothèses bioniques modernes continueront le sujet, et à la fin nous discuterons de l'avenir de cette direction.
Aiguilles en acier des chevaliers
Cette prothèse de main en acier date du XVIe siècle. Il a des doigts doubles et un pouce, qui peuvent prendre certaines positions. La gestion a été effectuée à l'aide du bouton situé à l'arrière de la paume. Cet appareil est l'une des trois prothèses Götz von Berlichingen Chevalier . L'appareil permettait de ramasser des objets et peut-être même d'écrire avec un stylo.
Ceci est la main d' un autre chevalier .
À l'intérieur de ce bras de fer , fabriqué au XVIIe siècle, il y avait un mécanisme qui permettait à la flexion du bras restant de contrôler le serrage du poing. Il s'agissait apparemment d'un prototype de prothèses de traction modernes.
Cette prothèse en bois aurait été fabriquée en 1800.
Une autre prothèse en bois aurait été contrôlée à l'aide d'un câble. La main artificielle est présentée au Smithsonian Museum.
Source: invention.smithsonian.orgLes personnes moins riches pouvaient utiliser des crochets pour prothèses similaires à ce luminaire du début du 19e siècle. Lorsque j'ai repris cet article, j'étais sûr que seules de telles prothèses existaient jusqu'au XXe siècle.
Le coude, le poignet et les doigts de cette prothèse , réalisée entre 1850 et 1910, peuvent bouger. Un gant a probablement été posé sur cette main de fer. Bien que l'appareil semble très intéressant.En 2013, un article sur une prothèse miraculeuse de Hollande a été bloqué sur Habrahabr. Le poste contenait une numérisation du Journal du ministère de l'Éducation n ° 7 de 1837, qui décrivait "le bras mécanique d'un nouvel appareil qui pourrait remplacer complètement la perte de ces précieux membres". Deux de ces mains, que vous pouvez agiter, déplacer vos doigts et prendre des objets, ont été données à deux militaires. À en juger par les exemples précédents de prothèses, qui sont stockées dans divers musées et décrites par des historiens et des scientifiques, cet article ne peut toujours pas être un canard, comme le pensaient les utilisateurs.
La photo ci-dessous montre un ancien combattant de la guerre civile américaine de 1861 à 1865.
Des trous sont visibles dans la paume de cette main artificielle féminine du 19e siècle, qui a peut-être été utilisée pour fixer le crochet ou d'autres appareils qui facilitent la vie.
Source: collectmedicalantiques.comXX siècle
La prothèse de la photo ci-dessous a été réalisée pour une fille de 16 ans qui a perdu son bras sous le coude. La prothèse est en bois, cuir et tissu. Il convient de noter qu'ici, ils ont réfléchi à l'apparence de l'appareil et à sa fonctionnalité: le poignet tourne, les doigts changent de position et un crochet est ajouté à la paume - pour que vous puissiez, par exemple, porter un sac. La prothèse est présentée au Museum of Science de Londres.
Voilà à quoi ressemblaient les prothèses des XIXe et XXe siècles. Présenté au Musée des sciences.
Sur cette photo, un soldat allemand travaille dans un atelier à l'aide d'une prothèse gauche. La photographie est conservée au Musée national de la Première Guerre mondiale au Kansas.
Il s'agit d'une prothèse suisse. Dans les meilleures traditions - avec différentes buses interchangeables.
Cette prothèse est présentéeau musée des sciences de londres. Il a été réalisé pour un gars de 17 ans en 1959.
Source: sciencemuseum.org.ukL'un des premiers destinataires des prothèses a été le personnel militaire. Dans ce cas, le fabricant de prothèses de Brooklyn sur une affiche publicitaire a déclaré qu'il était fier de travailler avec les forces armées américaines.
Comme vous pouvez le voir, les prothèses de ce type n'ont pas beaucoup changé depuis plusieurs décennies.
Prothèses bioniques modernes
Voyons d'abord ce que sont les «prothèses bioniques». La bionique est une science appliquée qui combine la biologie et la technologie. La faune aide les scientifiques à trouver des solutions pour les appareils techniques. Il y a la bionique biologique, qui étudie les processus dans les systèmes biologiques, théoriques, qui construit des modèles mathématiques de ces processus et techniques. Nous avons désormais besoin de bionique technique: il applique des modèles théoriques de bionique pour résoudre des problèmes d'ingénierie, comme c'est le cas avec les prothèses.Auparavant, les spécialistes impliquaient par les prothèses «bioniques» de tels dispositifs qui sont similaires à la partie du corps qu'elles remplacent. Du point de vue des concepts modernes, ces prothèses sont celles qui sont contrôlées par l'électronique et les biocourants, c'est-à-dire qu'elles utilisent la myographie ou un encéphalogramme.La société britannique RSLSteeper, qui compte actuellement environ 90 ans d'expérience en prothèse, a introduit la prothèse bionique BeBionic sur le marché international en 2010. À cette époque, un bras artificiel pour un adulte n'avait que quatre poignées fonctionnelles, mais était déjà autorisé à manger, boire, imprimer, tourner la clé dans la serrure, utiliser un guichet automatique et tenir de petits objets. En utilisant l'appareil, l'utilisateur peut casser des œufs et tenir un gobelet jetable à la main - car même la force de pression est contrôlée par des commandes retirées par des capteurs des muscles.Le manque de demande de masse et la faible concurrence sont les principales raisons pour lesquelles les prothèses bioniques sont très chères. En 2013, une prothèse de palme a coûté jusqu'à cent mille dollars.Comment réduire le coût de la prothèse? Besoin de faire moins cher sa production. En 2013, la campagne de financement participatif d' IndieGoGo visant à créer une prothèse de paume ouverte et abordable, dont la plupart des détails peuvent être imprimés sur une imprimante 3D , a été menée à bien . L'appareil dispose de lecteurs indépendants pour chaque doigt, d'une rétroaction tactile et lit les signaux à travers la peau pour le contrôle. Dans la paume de l'appareil se trouvent des entraînements électriques et une carte de contrôle sur l'Arduino.<Img src = « habrastorage.org/getpro/habr/post_images/79b/967/591/79b9675914c40ef0e466ee254de5e0e9.jpg » width = « 600 « alt = «image» />Mise en page version enfant Dextrus, bras stylisé de Iron Man.Un autre projet, Limbitless Solutions , ce qui rend les prothèses à faible coût, en 2015 a organisé une réunion de Robert Downey Jr. et sept ans garçon Alex, pour donner à l'enfant une prothèse bionique sous forme de costume d'armes de son héros favori.et qui est très important - en imprimant le coût de production imprimante 3D de la prothèse s'élevait à seulement 350 $. Le projet lui-même fabrique ces prothèses principalement pour les enfants dont les familles ne sont pas peut se permettre de dépenser 30 à 100 mille dollars pour un bras bionique.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/97b/0c3/cb9/97b0c3cb9d60525af7e546ed9c73124c.png " width = '600 "alt =" image "/>En 2014, l'Université Johns Hopkins a développé une prothèse et les deux Nous l'avons testé sur un homme qui a perdu les deux bras de l'épaule et du dessous. Pour contrôler la prothèse, le système a lu les signaux des muscles pectoraux.L'un des joueurs de prothèses de main les plus sérieux au monde est Bebionic. Souvent dans les médias, ils disent que cette entreprise a fabriqué la première prothèse bionique. Dans cette vidéo, une démonstration des capacités de la prothèse myoélectrique BeBionic 3 de Nigel Ackland, connue en Russie et dans le monde cyborg.En juin 2016, la première Britannique a reçu une petite brosse Bebionic - une prothèse réaliste qui, grâce à sa petite taille, convient aux femmes et aux adolescents. Nicky Ashwell, 29 ans, de Londres, est née sans sa main droite et a utilisé une prothèse esthétique qui n'a pas fonctionné toute sa vie. À en juger par les photos, Nicky a décidé de ne pas porter de gant imitant la peau humaine.La petite prothèse Bebionic Small pèse 390 grammes, peut contenir jusqu'à 45 kilogrammes et dispose de 14 grabs.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/670/4d5/245/6704d5245a167bd1cb931f503589bc21.jpg " width = '600 "alt =" image "/>En mai 2016, James Young, 26 ans, a reçu une prothèsefait comme la main de Solid Snake, le héros de la série de jeux Metal Gear Solid. James a perdu son bras gauche, s'est blessé à la jambe gauche et a subi d'autres blessures lorsqu'il est descendu sous le train, et après l'hôpital, il a reçu des prothèses standard, qu'il a lui-même décrites comme laides. Maintenant, il "roule" un autre prototype de bras artificiel.
Photo: dailymail.co.uk
Metal Gear Solid 5Comme le montrent les exemples ci-dessus, les prothèses bioniques modernes ont des fonctionnalités suffisantes pour diverses activités quotidiennes. Mais il y a encore une chose sur laquelle les scientifiques travaillent: la sensibilité des prothèses. Il est important que la main d’une personne comprenne combien serrer quelque chose, ce qui peut être pris dans la main, ce qui ne peut pas. Donc, avec une brosse artificielle - cela améliorera considérablement la capacité de sentir.En 2013, une équipe du Cleveland Veterans Affairs Medical Center et de la Case Western Reserve University a développé une prothèse dont les capteurs sont directement connectés aux terminaisons nerveuses du membre restant. Dans ce cas, les impulsions des capteurs ne diffèrent pas des impulsions transmises par votre propre main. Le premier volontaire qui a testé l'appareil a déclaré qu'il commençait à ressentir avec les «doigts», la paume et l'arrière de la paume. Dans la vidéo ci-dessous, un volontaire essaie de déchirer une branche d'une cerise - d'abord avec la fonction de sensibilité de la main artificielle désactivée, puis activée. Dans le second cas, il fait mieux face à cette tâche.À la mi-2013, DARPA a également introduit une prothèse de rétroaction dans le cadre du programme RE-NET (Reliable Neural-Interface Technology). L'agence allait travailler sur ce projet jusqu'en 2016.En 2015, un patient paralysé de 28 ans, à l'aide d'une prothèse connectée au cerveau, a commencé à toucher divers objets , notamment en touchant chaque doigt. Cela a été fait dans le cadre d'un autre programme - Revolutionizing Prosthetics .En 2014, Dennis Aabo Sørensen, qui a perdu la main à cause de la manipulation imprudente de «jouets pyrotechniques», s'est porté volontaire pour tester une prothèse avec rétroaction. Les électrodes de la prothèse reliées au système nerveux humain . La force du signal est calculée par l'ordinateur, et Dennis a commencé à détecter la taille, la forme et la texture de l'objet.
Prothèses bioniques en Russie
Il n'y a pratiquement aucun acteur sur le marché russe qui a introduit les bras prothétiques bioniques à des fins commerciales. Le développement est réalisé par la startup «Motorika», connue pour avoir introduit dans le programme fédéral de mise à disposition des personnes handicapées des moyens techniques de réhabilitation des prothèses de traction pour les enfants - grâce à cette entreprise, les enfants reçoivent des prothèses de traction aux frais de l'Etat. Dans cette vidéo, les tests du quatrième prototype de la brosse artificielle Stradivary, que l'équipe prévoit de commencer à produire et à installer en Russie en octobre-novembre 2016, sont testés.La prothèse stradivaire est myoélectrique. Aucune intervention chirurgicale n'est requise pour l'installer. Des myocapteurs de surface sont intégrés dans le manchon récepteur, touchent certains endroits de la peau dans la zone des muscles, captent le potentiel pendant la contraction musculaire et transmettent un signal pour ouvrir ou fermer la main.Le principal problème rencontré lors de l'installation de ce type de prothèse est les muscles faiblement développés de l'avant-bras. Pour éviter ce problème, Motorika fabrique également des prothèses mécaniques de traction pour les enfants - ces prothèses aident non seulement à remplir diverses fonctions de la main, mais servent également de simulateur.Selon Ilya Chekh, fondatrice de Motorika, il existe désormais deux directions pour le développement des prothèses bioniques.Le premier est la sensation, c'est-à-dire le retour d'information qui permet au propriétaire de la prothèse de recevoir des informations sur les qualités de l'objet auquel il touche l'appareil.Le second est l'implantation de tous les éléments, y compris le cadre et le capteur. L'un des problèmes de la prothèse de James Young, qui a reçu une main similaire à celle de Metal Gear Solid, est la nécessité de retirer une telle prothèse pour dormir ou prendre une douche. À l'avenir, les prothèses ressembleront plus probablement à la main du protagoniste du film "I, le Robot", joué par Will Smith. Pas en termes de correspondance avec leurs propres membres, mais en termes de manque de besoin de soins supplémentaires.Maintenant, dans le monde, la direction d'impression peu coûteuse très populaire dans les prothèses. La disponibilité et la distribution d'imprimantes 3D ont conduit à cela. Il existe différents projets qui aident à obtenir gratuitement des prothèses de traction et des schémas avec lesquels vous pouvez finaliser et imprimer les mains de prothèse myoélectrique. Ilya Chekh considère que cette direction est temporaire: elle sera populaire pour les 10 à 12 prochaines années, tandis que les technologies implantables se développeront et évolueront. L'impression 3D offre désormais un coût inférieur, mais perd considérablement en qualité. Et il ne donnera probablement jamais la meilleure qualité par rapport aux technologies traditionnelles. Il sera toujours moins cher et préférable de couper avec un laser en tôle que d'imprimer avec des polymères à l'aide d'une imprimante. Ce sera du moins le cas, si vous pensez dans le paradigme existant du développement de la presse,et ne pas fantasmer sur la construction moléculaire des objets. L'impression est conçue pour minimiser le temps et le coût du prototypage et de la R&D.? 20-30 ? Source: https://habr.com/ru/post/fr394579/
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