Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracują nad bioniczną protezą ręki przeznaczoną dla osób z jednostronną lub dwustronną amputacją na poziomie przedramienia. Urządzenie jest już niemal gotowe.
Może wykonywać różne ruchy chwytne oraz manipulacyjne i jest sterowana przy pomocy biosygnałów rejestrowanych na kikucie amputowanej kończyny i analizowanych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. To bioniczna proteza ręki, nad którą prace wkrótce mają się zakończyć – informuje Politechnika Wrocławska.
– Proteza o nazwie BEEPP (Bionic, Ergonomic, Economic, Polish Prosthesis) jest złożoną strukturą składającą się z kilku przenikających się systemów, w tym medyczno – rehabilitacyjnego, informatycznego, mechanicznego, elektronicznego i robotycznego – mówi dr inż. Andrzej Wołczowski, kierownik projektu realizowanego w Centrum Innowacji i Biznesu PWr.
Bioniczna proteza ręki, co to jest?
Bioniczna proteza wygląda podobnie do tradycyjnej protezy, jednak działa na innej zasadzie. Pacjent steruje nią poprzez impulsy elektryczne generowane przez własne mięśnie, a proces ten jest kontrolowany przez sygnały mózgowe. Impulsy te są rejestrowane i przetwarzane przez elektroencefalograf (EEG), który monitoruje aktywność mózgu. Urządzenie opracowywane przez inżynierów z Politechniki Wrocławskiej waży ok. 500 g, a jego maksymalna siła uchwytu wynosi ok 100 N. Dłoń ma dziewięć aktywnych stopni swobody (niezależnie napędzanych przegubów-stawów ręki) i jest sterowana biosygnałami pobieranymi nieinwazyjnie bezpośrednio z kikuta protezowanej kończyny, co pozwala na bardziej naturalne, niż w obecnych na rynku rozwiązaniach komercyjnych, sterowanie ruchami protezy. Jak piszą twórcy protezy, biosygnały te mogą być pobudzane na drodze „ruchów fantomowych” amputowanej kończyny, co wpływa na rehabilitację ośrodkowego układu nerwowego pacjenta obarczonego odczuciem utraty części kończyny.
Bioniczna proteza ręki, jak działa?
Inżynierowie zaangażowani w projekt stworzenia bionicznej protezy ręki wyjaśniają, że mechatroniczna część protezy składa się z kilku elementów: aktywnej ortezy łokcia, która łączy protezę z przedramieniem i ustawia elektrody, aby mogły odczytywać sygnały z mięśni. Dodatkowo, proteza ma mechaniczne przedramię z ruchomym nadgarstkiem, w którym znajduje się zasilanie i system sterujący całą protezą. Na końcu znajduje się ręka z pięcioma palcami, które mają sensory, dzięki którym proteza “czuje” przedmioty, które chwyta. Elementy mechaniczne protezy – obejma ramienia, przedramię oraz dłoń – zostały na obecnym etapie prac wykonane całkowicie w technologii druku proszkowego 3D z tworzywa PA12. Naukowcy rozważają połączenie tego rozwiązania z technologią odlewania precyzyjnego ze stopu magnezu. Połączenie tych dwóch pomysłów pozwoli docelowo na szybką personalizację wytwarzanych protez.
Bioniczna proteza ręka, dla kogo?
Proteza jest przeznaczona dla osób z jednostronną lub dwustronną amputacją ręki na poziomie przedramienia (tzw. amputacja transradialna). Projekt zakłada, że będzie możliwa jej personalizacja ze względu na rodzaj amputacji: prawa/lewa kończyna, kształt kikuta oraz posturę ciała pacjenta – w zakresie rozmiarów aktywnej ortezy łokcia, mocowania systemu pomiaru biosygnałów na kikucie, przedramienia – oraz samej ręki w dwóch lub trzech rozmiarach – piszą twórcy protezy.
– Największym wyzwaniem w przygotowaniu protezy było właściwe opracowanie trzech kluczowych podsystemów, których odpowiednie działanie rzutuje na komfort użytkownika. Chodzi o interfejs (zarówno mechaniczny, jak i elektroniczny) protezy z pacjentem, algorytmy sztucznej inteligencji rozpoznające intencje pacjenta co do ruchu protezy oraz mechatroniczną strukturę samej dłoni. Wszystkie mają kluczowe znaczenie dla niezawodności, funkcjonalności oraz wygody codziennego stosowania protezy – podkreśla dr inż. Andrzej Wołczowski.
Proteza pomocna w rehabilitacji
Poza funkcją częściowego przywracania zdolności manipulacyjno chwytnych osobie z amputacją, proteza będzie również pełniła funkcję rehabilitacyjną związaną z wpływem na ośrodkowy układ nerwowy. Wszystko poprzez wykorzystanie, jako sprzężenia zwrotnego przy pobudzaniu jej ruchu przez odpowiednie skurcze mięśni kikuta utraconej kończyny, odczuć fantomowych, czyli odczuć związanych z ruchami fantomowej kończyny.
W skład zespołu projektowego weszło w sumie dwanaście osób z PWr – w tym m.in. informatycy, mechanicy, elektronicy oraz automatycy i robotycy. Poza pracownikami Politechniki Wrocławskiej w realizację projektu był także zaangażowany specjalista w zakresie chirurgii i rehabilitacji z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, specjalista biomechanik z Politechniki Warszawskiej oraz firma protetyczna, wspomagająca projektowanie elementów interfejsu protezy z pacjentem.
na podst. pwr.edu.pl/
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS