Mãos biônicas: história, futuro e realidade
A perda de qualquer membro ou órgão para uma pessoa é um grande problema. Em alguns casos, é preciso aturar isso, mas às vezes as próteses modernas podem tornar uma pessoa com "deficiências" uma pessoa com "capacidades aumentadas", como expressam os representantes de algumas empresas do setor.Neste artigo, falaremos sobre próteses de mão. Aqui não tocaremos no tópico dentes, olhos, ouvidos, rosto, órgãos internos de uma pessoa e até pernas. E vamos começar na Idade Média, quando a amputação era uma das maneiras mais eficazes de combater infecções. Aparelhos vitorianos e próteses biônicas modernas continuarão com o tópico e, no final, discutiremos o futuro dessa direção.
Mãos de aço dos cavaleiros
Esta prótese manual de aço data do século XVI. Tem dedos duplos e um polegar, que pode tomar certas posições. O gerenciamento foi realizado usando o botão na parte de trás da palma da mão. Este dispositivo é uma das três próteses Götz von Berlichingen Chevalier . O dispositivo permitiu pegar objetos e, possivelmente, até escrever com uma caneta.
Esta é a mão de outro cavaleiro .
Dentro deste braço de ferro , fabricado no século XVII, havia um mecanismo que permitia a flexão do braço restante para controlar o aperto do punho. Aparentemente, era um protótipo de próteses de tração modernas.
Esta prótese de madeira foi fabricada em 1800.
Outra prótese de madeira era supostamente controlada usando um cabo. A mão artificial é apresentada no Museu Smithsonian.
Fonte:invento.smithsonian.org Pessoas menos ricas poderiam usar ganchos para dentaduras semelhantes a este acessório do início do século XIX. Quando escrevi este artigo, eu tinha certeza de que apenas essas próteses existiam até o século XX.
O cotovelo, punho e dedos desta prótese , feitos entre 1850 e 1910, podem se mover. Provavelmente uma luva foi colocada nesta mão de ferro. Embora o dispositivo pareça muito interessante.Em 2013, um post sobre uma prótese milagrosa da Holanda foi preso em Habrahabr. O post continha uma digitalização do Journal of the Ministry of Education No. 7 de 1837, que descrevia "o braço mecânico de um novo dispositivo que poderia substituir completamente a perda desses preciosos membros". Duas dessas mãos, que você pode acenar, mover os dedos e pegar objetos, foram dadas a dois militares. A julgar pelos exemplos anteriores de próteses, que são armazenadas em vários museus e descritas por historiadores e cientistas, este artigo ainda não poderia ser um pato, como pensavam os usuários.
A foto abaixo mostra um veterano da Guerra Civil dos EUA de 1861 a 1865.
Os furos são visíveis na palma desta mão artificial feminina do século 19, que pode ter sido usada para prender o gancho ou outros dispositivos que facilitam a vida.
Fonte: collectmedicalantiques.comSéculo XX
A prótese na foto abaixo foi feita para uma menina de 16 anos que perdeu o braço abaixo do cotovelo. A prótese é feita de madeira, couro e tecido. Deve-se notar que aqui eles pensaram sobre a aparência do dispositivo e sua funcionalidade: o pulso gira, os dedos mudam de posição e um gancho é adicionado à palma da mão - para que você possa, por exemplo, carregar uma bolsa. A prótese é apresentada no Museu da Ciência de Londres.
Era assim que as próteses dos séculos 19 e 20 pareciam. Apresentado no Museu da Ciência.
Nesta foto, um soldado alemão trabalha em uma oficina usando uma prótese esquerda. A fotografia está contida no Museu Nacional da Primeira Guerra Mundial, no Kansas.
Esta é uma prótese suíça. Nas melhores tradições - com diferentes bicos intercambiáveis.
Esta prótese é apresentadano museu de ciências de londres. Foi feito para um rapaz de 17 anos em 1959.
Fonte: sciencemuseum.org.ukUm dos primeiros beneficiários de próteses foi o pessoal militar. Nesse caso, o fabricante de próteses do Brooklyn em um cartaz publicitário disse que estava orgulhoso de trabalhar com as forças armadas dos EUA.
Como você pode ver, próteses desse tipo não mudaram muito ao longo de várias décadas.
Próteses biônicas modernas
Vejamos primeiro o que são “próteses biônicas”. Biônica é uma ciência aplicada que combina biologia e tecnologia. A vida selvagem ajuda os cientistas a encontrar soluções para dispositivos técnicos. Existem biônicas biológicas, que estudam processos em sistemas biológicos, teóricos, que constroem modelos matemáticos desses processos e técnicos. Agora precisamos de biônica técnica: ela aplica modelos biônicos teóricos para resolver problemas de engenharia, como é o caso de próteses.Anteriormente, especialistas implicados por próteses “biônicas” utilizam dispositivos semelhantes à parte do corpo que eles substituem. Do ponto de vista dos conceitos modernos, essas próteses são aquelas controladas por eletrônicos e biocorrentes, ou seja, usam miografia ou encefalograma.A empresa britânica RSLSteeper, que atualmente possui cerca de 90 anos de experiência em próteses, introduziu a prótese biônica BeBionic no mercado internacional em 2010. Naquela época, um braço artificial para um adulto tinha apenas quatro alças funcionais, mas já era permitido comer, beber, imprimir, girar a chave na fechadura, usar um caixa eletrônico e segurar objetos pequenos. Usando o dispositivo, o usuário pode quebrar os ovos e segurar um copo descartável na mão - porque até a força da pressão é controlada por comandos removidos por sensores dos músculos.A falta de demanda em massa e a baixa competição são os principais motivos pelos quais as próteses biônicas são muito caras. Em 2013, uma palma protética custou até cem mil dólares.Como reduzir o custo da prótese? Precisa tornar sua produção mais barata. Em 2013, a campanha de crowdfunding na IndieGoGo para criar uma prótese de palma aberta e acessível, com a maioria dos detalhes impressos em uma impressora 3D , foi concluída com êxito . O dispositivo possui unidades independentes para cada dedo, feedback tátil e lê sinais através da pele para controle. Na palma da mão do dispositivo existem drives elétricos e uma placa de controle no Arduino.<Img src = « habrastorage.org/getpro/habr/post_images/79b/967/591/79b9675914c40ef0e466ee254de5e0e9.jpg » width = '600 "alt =«imagem»/>layout versão infantil Dextrus, braço estilizado do Homem de Ferro.Outra projeto, Limbitless Solutions , que faz próteses de baixo custo, em 2015 organizou uma reunião de Robert Downey Jr. e sete menino de ano Alex, para dar à criança uma prótese biônica na forma de braços terno de seu herói favorito.e isso é muito importante -, imprimindo o custo de produção-impressora 3D da prótese totalizaram apenas US $ 350. O projeto em si faz essas próteses principalmente para crianças cujas famílias não são pode gastar 30 a 100 mil dólares em um braço biônico.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/97b/0c3/cb9/97b0c3cb9d60525af7e546ed9c73124c.png " width = '600 "alt =" image "/>Em 2014, a Johns Hopkins University desenvolveu uma prótese e ambas Testamos em um homem que perdeu os dois braços do ombro e abaixo.Para controlar a prótese, o sistema leu sinais dos músculos peitorais.Um dos jogadores de próteses de mão mais sérios do mundo é o Bebionic. Muitas vezes, na mídia, eles dizem que esta empresa fez a primeira prótese biônica. Neste vídeo, uma demonstração das capacidades da prótese mioelétrica BeBionic 3 de Nigel Ackland, conhecida na Rússia e no mundo dos ciborgues.Em junho de 2016, o primeiro britânico recebeu um pincel Bebionic Small - uma prótese realista que, graças ao seu tamanho pequeno, é adequada para mulheres e adolescentes. Nicky Ashwell, 29 anos, de Londres, nasceu sem a mão direita e usou uma prótese estética que não teve funcionalidade durante toda a vida. A julgar pelas fotos, Nicky decidiu não usar uma luva que imita a pele humana.A prótese Bebionic Small pesa 390 gramas, pode suportar até 45 kg e tem 14 garras.<img src = " habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/670/4d5/245/6704d5245a167bd1cb931f503589bc21.jpg " width = '600 "alt =" image "/>Em maio de 2016, James Young, 26 anos, recebeu uma prótesefeito como a mão de Solid Snake, o herói da série de jogos Metal Gear Solid. James perdeu o braço esquerdo, machucou a perna esquerda e sofreu outros ferimentos quando ficou embaixo do trem. Depois do hospital, recebeu próteses padrão, que ele mesmo descreveu como feias. Agora ele está "rolando" outro protótipo de um braço artificial.
Foto: dailymail.co.uk
Metal Gear Solid 5Como pode ser visto nos exemplos acima, as próteses biônicas modernas têm funcionalidade suficiente para várias atividades diárias. Mas há mais uma coisa em que os cientistas estão trabalhando: a sensibilidade das próteses. Para a mão de uma pessoa, é importante entender quanto apertar algo, o que exatamente pode ser levado para a mão, o que não pode. Assim, com um pincel artificial - ele melhorará muito a capacidade de sentir.Em 2013, uma equipe do Cleveland Medical Veterans Affairs Center e da Case Western Reserve University desenvolveu uma prótese cujos sensores estão diretamente conectados às terminações nervosas do membro restante. Nesse caso, os pulsos dos sensores não diferem dos pulsos transmitidos por sua própria mão. O primeiro voluntário que testou o dispositivo disse que começou a sentir com os “dedos”, palma e parte de trás da palma. No vídeo abaixo, um voluntário tenta arrancar um galho de uma cereja - primeiro com a função de sensibilidade da mão artificial desativada, depois com a ligada. No segundo caso, ele lida melhor com essa tarefa.Em meados de 2013, a DARPA também introduziu uma prótese de feedback como parte do programa RE-NET (Reliable Neural-Interface Technology). A agência iria trabalhar neste projeto até 2016.Em 2015, um paciente paralisado de 28 anos de idade, usando uma prótese conectada ao cérebro, começou a tocar vários objetos , incluindo tocar cada dedo. Isso foi feito como parte de outro programa - Revolucionando Próteses .Em 2014, Dennis Aabo Sørensen, que perdeu a mão devido ao manuseio descuidado de “brinquedos” pirotécnicos, foi voluntário para testar uma prótese com feedback. Os eletrodos da prótese estavam conectados ao sistema nervoso humano . A intensidade do sinal é calculada pelo computador e Dennis começou a perceber o tamanho, a forma e a textura do objeto.
Próteses biônicas na Rússia
Praticamente não existem players no mercado russo que tenham introduzido armas protéticas biônicas no uso comercial. O desenvolvimento é realizado pela startup “Motorika”, conhecida por introduzir no programa federal que fornece às pessoas com deficiência meios técnicos de reabilitação de próteses de tração para crianças - graças a essa empresa, as crianças recebem próteses de tração às custas do estado. Neste vídeo, são testados os testes do quarto protótipo da escova artificial Stradivary, que a equipe planeja começar a produzir e instalar na Rússia entre outubro e novembro de 2016.A prótese Stradivary é mioelétrica. Nenhuma intervenção cirúrgica é necessária para instalá-lo. Os miosensores de superfície estão embutidos na manga receptora, tocam em certos lugares da pele na área dos músculos, capturam o potencial durante a contração muscular e transmitem um sinal para abrir ou fechar a mão.O principal problema encontrado na instalação deste tipo de prótese são os músculos pouco desenvolvidos do antebraço. Para evitar esse problema, o Motorika também fabrica próteses mecânicas de tração para crianças - essas próteses não apenas ajudam a executar várias funções da mão, mas também servem como simulador.Segundo Ilya Chekh, fundadora da Motorika, agora existem duas direções para o desenvolvimento de próteses biônicas.A primeira é a sensação, ou seja, feedback que permite ao proprietário da prótese receber informações sobre as qualidades do objeto ao qual está tocando o dispositivo.O segundo é a implantação de todos os elementos, incluindo a estrutura e o sensor. Um dos problemas com a prótese de James Young, que recebeu uma mão semelhante à de Metal Gear Solid, é a necessidade de remover essa prótese para dormir ou tomar banho. No futuro, as próteses provavelmente se parecerão com a mão do protagonista do filme "I, o robô", interpretado por Will Smith. Não em termos de correspondência com os próprios membros, mas em termos da falta de necessidade de cuidados adicionais.Agora, no mundo, direção de impressão barata muito popular em próteses. A disponibilidade e distribuição de impressoras 3D levou a isso. Existem vários projetos que ajudam a obter próteses de tração gratuitamente e esquemas com os quais você pode finalizar e imprimir as mãos das próteses mioelétricas. Ilya Chekh considera essa direção temporária: será popular nos próximos 10 a 12 anos, enquanto as tecnologias implantáveis serão desenvolvidas e escaladas. A impressão 3D agora oferece menor custo, mas perde significativamente em qualidade. E provavelmente nunca dará a melhor qualidade em comparação com as tecnologias tradicionais. Sempre será mais barato e melhor cortar com um laser de chapa do que imprimir com polímeros usando uma impressora. Pelo menos será assim, se você pensar no paradigma existente do desenvolvimento da imprensa,e não fantasiar sobre a construção molecular de objetos. A impressão foi projetada para minimizar o tempo e o custo de prototipagem e P&D.? 20-30 ? Source: https://habr.com/ru/post/pt394579/
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