Поиск - новости науки и техники

Уральские ученые разрабатывают протез кисти: каждый “палец” поднимает 30 кг

02.12.2019

Уникальный протез кисти разрабатывает группа ученых Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург). Исследователи создают активный биомеханический кистевой протез, не имеющий отечественных и мировых аналогов, который позволит фиксировать и контролировать положение “пальцев” и силу захвата. Каждый из “пальцев” способен выдерживает нагрузку до 30 кг, что даже превосходит возможности обычного человеческого организма.

“Протез фиксируется на поврежденной руке с помощью неинвазивного — то есть не требующего проникновения в организм, — прочного и удобного экзокрепления, которое располагается на предплечье, — рассказывает молодой изобретатель УрФУ Федор Которов. — Датчики давления, установленные на остаточные мышцы, считывают непосредственно с них показатели мышечных колебаний. Сигналы с датчиков передаются программно-аппаратной системе (микроплате в непроницаемом для жидкости коробе), входящей в конструкцию протеза, она обрабатывает полученный сигнал и с его помощью соразмерно напряжению мышц “запускает” моторы, выходящие к основанию “пальцев”.

Мотор, к которому прикреплены салазки (скобы), приводит в движение цилиндрическое колесо со спиралеобразной прорезью. По этой прорези, толкаемый салазками, перемещается вверх-вниз поперечный стержень. Он, в свою очередь, передает движение трем последовательно связанным стержням, встроенным внутрь трех точно так же, один за другим, соединенных цилиндров, заменяющих пястные кости и фаланги пальца.

Напряжение мышц, которое считывается датчиками, а соответственно, сила сигнала датчиков и вращения цилиндрического колеса задают положение и движение тех или иных “пальцев” и определяют степень их сжатия. Один мотор с салазками, цилиндрическим колесом и поперечным стержнем работает на большой и указательный “пальцы”, другой мотор с аналогичным механизмом — на средний, безымянный и мизинец. Так достигается равномерное перераспределение нагрузки с моторов на конструкцию протеза.

Разработка, выполняемая УрФУ, характеризуется повышенной надежностью, отмечают ученые. А также исключительной функциональностью — ведь протез отличается улучшенной мелкой моторикой и практически повторяет естественные движения кисти.

“Особенность протеза еще и в том, что специальный механизм, дополнительное соединение, повернутое по отношению к другим “пальцам” на 90 градусов, позволяет двигать большой “палец” параллельно “кисти”. Благодаря этому функционал устройства становится еще сложнее, хват предметов — еще крепче. Таким образом, с помощью протеза можно поднимать и переносить тяжелые предметы”, — добавляет соавтор изобретения, профессор УрФУ Борис Шульгин.

Надо отметить, что протез изготавливается из биосовместимых, то есть безболезненно встраиваемых в человеческий организм, материалов — медицинского пластика, титана, тантала или сплавов.

“Увеличенный потенциал решения повседневных задач, повышенная износостойкость, грузоподъемность, комфортность в использовании, пригодность к длительной эксплуатации — все эти незаурядные характеристики протеза стали основанием для подачи заявки на изобретение в Роспатент”, — резюмирует еще один участник проекта, замдиректора центра УрФУ по работе с предприятиями Александр Черепанов.​

 

Елена Краснова

Нет комментариев