Elegant hand
Elegant hand - функциональный протез руки.
Содержание
Актуальность
Огромная доля движений, выполняемых человеком повседневно, приходится именно на верхнюю конечность, в частности на кисть и на пальцы. Домашний быт, самообслуживание, все это не мыслимо без ее участия. Рука играет основную роль в многообразных бытовых процессах. Развитие современного общества привело к повсеместному использованию цифровой техники, управление которой требует только лишь движений пальцев, и немыслимо без участия рук. Научно-техническая революция и почти полная механизация на производствах, привели к тому, что тяжелый ручной труд свелся к движениям, также выполняемым только лишь движениями пальцев руки.
Утрата руки для любого человека становится большой трагедией в жизни и меняет ее коренным образом. Человек ощущает значительный дискомфорт в ведении повседневных дел, ему сложно выполнять даже простейшие операции, будь то чистка мандарина или завязывание шнурков. В том случае, если утрачена одна рука, человек во многих бытовых ситуациях способен, с трудом, но справиться второй рукой. Если утеряны обе конечности, то человек становится практически полностью недееспособным. Можно ли представить, какая это трагедия для музыканта, художника, инженера? Что в такой ситуации делать отцу или матери, которые воспитывают детей?
Согласно статистике, на 10000 мужского и женского населения России четыре человека в год утрачивают конечность в результате травмы. Среди больных с ампутационными дефектами, лица с ампутациями верхних конечностей составляют 8%. При этом вычленение и ампутационная культя плеча на различных уровнях — в 24.5% случаев, культя предплечья — 29.4%, культя кисти — 3.9%, культя пальцев кисти — 42.2%. Таким образом, в год число людей, нуждающихся в протезировании в результате травм, по городу Санкт-Петербург (с численностью населения более 5 млн. человек) составляет более 160 человек. По России – более 4 592 человек в год. С учетом пациентов, нуждающихся в протезировании в результате патологий, не связанных с травмами (диабет, болезни сосудов, врожденные патологии и т. д.), число нуждающихся в протезировании значительно превышает 4 592 человек в год. С учетом пациентов, получивших травму в предыдущие годы, данная цифра значительно возрастет. Согласно источнику ежегодно в России на протезно-ортопедических предприятиях выпускается до 8.5 тысяч косметических и тяговых протезов верхних конечностей (данные до 2006 года).
Не вызывает сомнений, что задача по возврату человеку функций утраченной руки представляет большую актуальность. При современном развитии науки и техники, а также медицины, наиболее возможным вариантом представляется создание электромеханических протезов, по внешнему виду и функционалу походящих на природные конечности.
Цель нашего проекта - решить задачу по замене утраченной конечности электромеханическим протезом, обладающим необходимой функциональностью и эстетической привлекательностью. Такой протез позволит человеку обрести комфорт в повседневной жизни.
Разработка протеза "Elegant hand"
Проведенный анализ анатомии и принципов работы человеческой руки явился базой для разработки Elegant hand - электромеханического протеза руки, позволяющего восполнить большую часть основного функционала человеческой руки. Достигнута повторяемость 6 из 7-ми видов захватов.
Управление протезом осуществляется осознанно посредством адаптивной нейрофизиологической системы управления.Такая система регистрирует мышечную активность с помощью датчиков электрического потенциала с сухим контактом с кожей.
Для изготовления корпуса протеза и некоторых конструктивных элементов применена технология 3D прототипирования.
Клинические испытания
Проведены клинические испытания на пациенте подросткового возраста с врожденным пороком развития (аплазией) верхней конечности на уровне верхней трети предплечья.
Функциональный протез в связке с электромиографической системой управления позволил пациенту осознанно манипулировать предметами, что значительно упростило его повседневную жизнь.
Дальнейшие шаги, планируемые в данной работе:
- Снижение уровня шумов, создаваемых двигателями.
- Анализ усилий, создаваемых протезом при различных видах хватов.
- Организация системы обратной связи для протеза.
- Применение массива электродов для регистрации сигналов с мышц, что позволит создать более совершенное управление протезом.
Поддержка проекта
Поддержку проекта осуществляют:
- Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого
- Научно-исследовательский детский ортопедический институт имени Г.И. Турнера
Рабочая группа
- Руководитель проекта: Олег Ковалев
- Инженер: Давид Энский
- Специалист по 3D прототипированию: Дайнис Дзенушко
- Промышленный дизайнер: Мария Портная
