Миоэлектрический протез руки своими руками

Протез своими руками. Механическая рука из 3d принтера.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Это трогательная и поучительная история. Как много человек может обрести настоящее счастье! Посмотрите это видео до конца, посмотрите на этих счастливых детей. А ведь скольким сможем помочь мы с вами, обладая подобными технологиями! Как обычно, для любителей почитать публикуем даже не статью, а скорее историю о потрясающей технологии, меняющей нас с вами: Когда я отрезал себе пальцы — это было в среду, во второй половине дня — я поехал в больницу. Именно там, пока я сидел в кабинете неотложной помощи, я решил сделать себе новые пальцы. Вначале я обращался ко многим людям за помощью, но все они отказывались, даже не обсудив идею как следует. Они говорили мне, что это невозможно Однако, чем больше людей старались убедить меня в том, что это невозможно, тем крепче становилась моя уверенность в обратном. Я начал собирать и изучать информацию в интернет, в частности о всевозможных протезных решениях. Ни одно из них не давало мне возможности вернуться к моему ремеслу. Они не были нацелены на восстановление работоспособности человека. — Впервые о протезных руках и пальцах я начал задумываться когда мне было 12-13 лет. На уроках труда приводные инструменты приводили меня в ужас. — Иван сыграл во всем этом всем важную роль. Его идеи сильно помогли проекту. — У меня есть опыт работы с механическими деталями, в основном я занимался конструированием механических креплений. Однажды я сделал гигантские марионеточные руки. Ричард связался со мной после того, как увидел видео с одним из таких экземпляров механической руки, и предложил мне сотрудничество. Мы стали экспериментировать с трехмерной печатью, и использовать принтеры от Makerbot. — Мы раздобыли принтеры, и затем Иван вернулся в Америку. Я рисовал чертежи, сканировал их, отправлял Ивану по электронной почте. Он делал свои пометки, и отправлял файл назад, затем я распечатывал, и говорил: нет, так не пойдет, и опять начинал менять то и се, и так по кругу. — Makerbot replicator 2 очень сильно повлиял на процесс разработки. Он позволил сильно увеличил скорость, с которой мы могли создавать прототипы и испытывать новые идеи. Он дал нам возможность покрутить в руках физическое воплощение одной и той же модели, несмотря на то, что мы находились на расстоянии в десять тысячи миль. — Изначально, проект не был нацелен на помощь другим людям, и единственной целью было помочь мне. Но с течением времени, наблюдая за тем, как один прототип сменяет другой, я понял, что этот проект может помочь также и многим другим людям. -Лиам родился без пальцев. До него у нас было два полностью здоровых ребенка, так что для нас это было большим шоком. — Мать Лиама послала нам сообщение через Facebook. Дело в том, что мы выложили некоторую информацию на страницу в Facebook. Итак, она вышла с нами на контакт, послав небольшое сообщение, затем мы с ней побеседовали, и она сказала, что готова абсолютно на все ради шанса облегчить жизнь Лиама. На то время я еще даже не задумывался о возможности сделать полный протез кисти. О синдроме амниотических перетяжек. я впервые о таком слышал, я никогда с таким не сталкивался. Я оценил ситуацию, и мы решили сделать полный протез кисти. — Раньше я и не подозревала, что такое возможно. И когда я впервые увидела, как он что-то поднимает, и держит это в своей правой руке. это было поразительно! — Положи мяч, и снова подними его. Теперь подними. Вот так. Умница! — Протез кисти, который мы разработали для детей и взрослых с синдромом амниотических перетяжек, работает благодаря движению запястья. Чаще всего у таких людей пальцы отсутствуют, включая большой палец. У них есть только ладонь. Итак, протез крепится к руке с помощью специальной накладки. К той же накладке крепятся тросики. Когда кисть сгибается, механические пальцы сжимаются, и наоборот: когда кисть разгибается, пальцы разжимаются. Все, кроме трех вещей, сделано на трехмерном принтере Makebot. Все пальцы и суставы, кончики пальцев, большой палец, кистевой шарнир — все это печатается. Все, что остается — это тросики, металлические детали (все они сделаны из нержавеющей стали) и термопластическая пластмасса. Насчет последнего — вы просто вырезаете кусок нужного Вам размера, кладете его в горячую воду, он становится полупрозрачным, затем Вы вынимаете его, и он легко принимает форму руки. Однажды мне позвонила одна из матерей — как раз в то время, когда я занимался столярной работой — она сказала мне, что узнала о нас по телевидению SABC. — Я увидела там информацию, переписала телефонный номер, и позвонила Ричарду. — Мы сделали чертежи, и установили протез. Затем мне пришлось прибегнуть к помощи оккупационального терапевта. Дело в том, что у мальчика были большие проблемы с маневрированием протезом. Ему показали специальные упражнения, и уже ко времени его ухода он уже мог поднимать больше, чем раньше. — Ему очень нравиться носить этот протез. Если бы он мог — он бы и спал с ним. Благодаря ему он чувствует себя . особенным. — Когда ребенок подрастает, используя Makerbot, мы просто увеличиваем модель в размере и печатаем ее заново. При этом металлические детали берутся из старого протеза и вставляются в новый. Поэтому желательно, чтобы устаревшие протезы нам возвращали, чтобы мы могли их приспособить для кого-нибудь другого. — Когда я осознала, что он сможет жить как обычные дети, с обеими руками, на мои глаза навернулись слезы. Он сможет играть с мячом, играть в крикет, регби, кататься на велосипеде, держать стакан обеими руками. в общем, делать все то же, что и обычные дети. А когда я увидела радость в его глазах. я была просто счастлива. — Мне нравится эта рука, она потрясающая, и с ее помощью я могу делать практически все что угодно. — Если во время изготовления одного из этих протезов, вы ошиблись, сломали что-либо, или просверлили деталь не в том месте — ничего страшного: просто запускаете принтер, и заново печатаете новый комплект деталей. — Этот трехмерный принтер сильно упрощает для Ричарда и Robohand задачу создания протезов. — Наличие принтера Makerbot, и возможность обмениваться файлами по интернет, позволили нам сократить время на разработку прототипа с недели до двадцати минут. Невероятно быстро. — Для того, кто впервые пользуется таким протезом, он отлично справляется, и очевидно, что ему доставляет удовольствие экспериментировать с новыми возможностями своей руки. — Со мной связался отец Дилана, и сказал, что он — друг отца Лиама. Он сказал, что наблюдал за всем этим, и хотел бы дать и своему сыну шанс на нормальную жизнь, так что не мог бы я помочь и ему тоже? — Мы — одни из первых людей, которым выпало испробовать это новое приспособление. По результатам я вижу, что мой сын действительно счастлив, и потому я тоже счастлив. — Если у кого-либо есть ребенок с синдромом амниотических перетяжек, и он хочет сделать ему такую руку, мы считаем, что это вполне возможно. На сайте Thingiverse мы выложили все необходимые файлы. Все, что нужно сделать — это получить доступ к трехмерному принтеру, напечатать детали и собрать все это вместе. Мы рекомендуем обратиться к оккупациональному терапевту за помощью с пластиковыми рукавом и перчаткой. Однако, если вы решились сделать все своими силами, от начала до конца, это также возможно. — Я очень рад, что теперь у меня есть рука Robohand. Мне не терпится попробовать играть в крикет и гольф, и даже поплавать в ней. Во вторник мы будем играть в крикет, и теперь я смогу ловить мяч моей правой рукой. — Когда я вижу, как лицо Дилана озаряется радостью, мое сердце замирает от счастья. В такие моменты я чувствую и гордость, и печаль. весь спектр эмоций одновременно. Это изумительно! — Возможно, Robohand и стал и неожиданностью для мира трехмерной печати, однако, если Вы серьезно зададитесь вопросом что может нам дать возможность самостоятельно печатать механические части, Вы поймете, что замещение утерянных пальцев — всего лишь одно из огромного множества применений. Технология трехмерной печати дает невероятно широкие возможности. — Я всегда буду благодарна Ричарду, Makerbot и Robohand за шанс на нормальную жизнь и за все, что они для нас сделали. — Я просто не могу выразить словами своих чувств. Что все еще есть люди, помогающие другим. И да, я просто ошеломлена возможностями этого принтера. — Я могу поднимать вещи. — Раньше я не мог себе и представить, каково это будет — иметь такую руку. — Я могу кинуть мяч. — Мои друзья говорят, что это круто. — Я люблю мою руку Robohand. Благодарим за просмотр! Будем рады обсуждениям в комментариях Технологии растут потрясающими темпами. Недавно мы публиковали ролик об изобретении для доставки лекарственного средства непосредственно в определенное место организма. Что будет дальше — даже сложно загадывать.

Источник

Виды протезов рук

Функциональные — активные протезы, которые позволяют выполнять хват. Управляются посредством различных механизмов. Могут быть в косметической оболочке, имитирующей внешний вид руки, либо иметь современный технологический дизайн.

Косметические — выполняют только пассивную декоративную функцию.

• Протезы пальца;
• Протезы кисти;
• Протезы предплечья;
• Протезы плеча (и при вычленении плечевого сустава);

• Тяговые (активные, механические);
• Миоэлектрические (биоэлектрические, бионические);
• Рабочие;

• Уровень: кисть, предплечье
• Вес: до 0.5 кг. ⚫ ⚪ ⚪ ⚪ ⚪
• Возраст: с 2-х лет до ∞
• Управление: за счет движения руки
• Сила: ⚫ ⚫ ⚪ ⚪ ⚪
• Дизайн: современный на выбор
• ИПРА: активный или рабочий протез

Оплата: По госпрограмме бесплатно, сбор через партнерский фонд или собсвтенные средства

• Уровень: предплечье, плечо
• Вес: до 1.5 кг. ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
• Возраст: с 8-ми лет до ∞
• Управление: от датчиков
• Сила: ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚪
• Дизайн: современный на выбор или в косметической оболочке
• ИПРА: с внешним источником энергии

Оплата: По госпрограмме бесплатно, сбор через партнерский фонд или собсвтенные средства

• Уровень: кисть, предплечье
• Вес: до 1.5 кг. ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
• Возраст: с 12-ти лет до ∞
• Управление: от датчиков
• Сила: ⚫ ⚫ ⚫ ⚪ ⚪
• Дизайн: современный на выбор
• ИПРА: с внешним источником энергии

Оплата: По госпрограмме бесплатно, сбор через партнерский фонд или собсвтенные средства

Подбор протеза по уровню ампутации или аплазии

Активные (тяговые или механические) протезы кисти и предплечья «Киби»

Активный протез управляется с помощью тяг и полностью контролируется усилиями самого человека без какой-либо электроники.

Принцип работы механического протеза очень прост, поэтому такие протезы устанавливаются с самого раннего возраста. В нашей компании современные активные протезы КИБИ изготавливаются для детей с 2-х лет при травмах на уровне кисти и предплечья.

Сильная сторона такого механизма — возможность контролировать усилие. При выполнении хвата пользователь сам определяет силу сжатия, его скорость и может почувствовать сопротивление, когда кисть упирается в предмет.

Подробнее про активные протезы рук

Биоэлектрические протезы

Биоэлектрические, также их называют миоэлектрические или бионические протезы — это одни из самых современных и продвинутых протезов рук. По классификации Минтруда РФ они называются протезами с внешним источником энергии.

Управление в миоэлектрических протезах осуществляется за счет сигналов, возникающих при сокращении мышц, которые считывают ЭМГ-датчики.

В культеприемную гильзу встроены миодатчики, улавливающие изменение электрического потенциала. Эта информация передается на микропроцессор кисти, и в результате протез выполняет определенный жест или хват.

Виды бионических протезов

Лучшие косметические оболочки изготавливаются в тон кожного покрова пациента, с учетом мельчайших подробностей: на протез нанесены родинки, вены, линии на ладони. Такие косметические протезы могут стоить до миллиона рублей.

На сегодняшний день тяговые активные протезы «Киби» и биоэлектрические протезы «Инди» также могут изготавливаться со съемной косметической оболочкой. Пассивные косметические протезы все чаще заменяются функциональными.

Рабочий протез предназначен для выполнения специальных действий. Такой протез может быть оснащен приемником для рабочих насадок, например, под молоток, ключ, ножницы, зубило, зажим для отверток и т.п.

Существуют специальные насадки для бытовых работ — для столовых приборов, письменных принадлежностей, утюга, швейной машины, предметов, необходимых для печати и рисования.

Как и в случае с косметическими протезами, рабочие протезы заменяются современными тяговыми и бионическими протезами, функционал которых позволяет решать основные бытовые задачи по хозяйству. В случае специфических запросов люди с инвалидностью могут получить от государства несколько видов протезов.

Источник

Бионические руки: история, будущее и реальность

Потеря любой конечности или любого органа для человека — это большая проблема. В некоторых случаях с ней приходится мириться, но иногда современные средства протезирования способны сделать из человека «с ограниченными возможностями» человека с «дополненными возможностями», как выражаются представители некоторых компаний этой отрасли.

В этой статье мы поговорим о протезировании рук. Здесь мы не затронем тему зубов, глаз, ушей, лица, внутренних органов человека и даже ног. И начнём со Средневековья, когда одним из самых эффективных способов борьбы с инфекциями была ампутация. Тему продолжат устройства викторианской эпохи и современные бионические протезы, а в конце мы обсудим будущее этого направления.

Стальные руки рыцарей

Этот протез руки, выполненный из стали, датируется XVI веком. В нём есть сдвоенные пальцы и большой палец, которые могут принимать определённые позиции. Управление происходило с помощью кнопки на тыльной части ладони. Это устройство — один из трёх протезов шевалье Götz von Berlichingen. Приспособление позволяло брать в руки предметы и, возможно, даже писать пером.

Внутри этой железной руки, изготовленной в XVII веке, был механизм, который позволял сгибанием оставшейся руки управлять сжатием кулака. Это был, видимо, прообраз современных тяговых протезов.

Этот деревянный протез предположительно был сделан в 1800 году.

Ещё один деревянный протез предположительно управлялся с помощью тросика. Искусственная рука представлена в Смитсоновском музее.

Источник: invention.smithsonian.org

Менее богатые люди могли использовать крюки-протезы, подобные этому приспособлению начала XIX века. Когда я взялся за эту статью, я был уверен, что только такие протезы и были до XX века.

Локоть, запястье и пальцы этого протеза, сделанного между 1850 и 1910 годами, могут двигаться. Вероятно, на эту железную руку надевали перчатку. Хотя устройство выглядит очень интересно.

В 2013 году на Хабрахабре заминусовали пост о чудо-протезе из Голландии. Пост содержал скан из Журнала Министерства народного просвещения № 7 от 1837 года, где описывалась «механическая рука нового устройства, которая может совершенно заменить потерю этих драгоценных членов». Две такие руки, которыми можно махать, шевелить пальцами и брать предметы, дали двум военнослужащим. Судя по предыдущим примерам протезов, которые хранятся в различных музеях и описаны историками и учёными, данная статья всё-таки могла не быть уткой, как думали пользователи.

На фотографии ниже — ветеран Гражданской войны в США 1861-1865 годов.

В ладони этой женской искусственной руки XIX века видны отверстия, которые, возможно, использовали для закрепления крюка или других приспособлений, упрощающих жизнь.

Источник: collectmedicalantiques.com

XX век

Протез на фотографии ниже был сделан для 16-летней девочки, потерявшей руку ниже локтя. Протез сделан из дерева, кожи и ткани. Нужно отметить, что здесь думали и о внешнем виде приспособления, и о его функциональности: запястье вращается, пальцы меняют положение, а в ладонь добавлен крюк — чтобы можно было, например, носить сумку. Протез представлен в Музее науки в Лондоне.

Так выглядели протезы XIX и XX века. Представлены в Музее науки.

На этой фотографии немецкий солдат работает в мастерской, используя протез левой руки. Фотография содержится в Национальном музее Первой Мировой Войны в Канзасе.

Это швейцарский протез. В лучших традициях — с разными сменными насадками.

Этот протез представлен в Музее науки в Лондоне. Он сделан для 17-летнего парня в 1959 году.

Источник: sciencemuseum.org.uk

Одними из первых получателей протезов были военнослужащие. В этом случае производитель протезов из Бруклина на рекламном плакате сообщил, что горд работой с вооружёнными силами США.

Как можно заметить, протезы этого типа за несколько десятков лет не особенно изменились.

Современные бионические протезы

Давайте разберёмся сперва, что такое «бионические протезы». Бионика — это прикладная наука, объединяющая в себе биологию и технику. Живая природа помогает учёным находить решения для технических устройств. Различают биологическую бионику, которая изучает процессы в биологических системах, теоретическую, которая строит математические модели этих процессов и техническую. Нам сейчас важна техническая бионика: она применяет модели теоретической бионики для решения инженерных задач, как и в случае с протезами.

Ранее специалисты подразумевали под «бионическими» протезами такие устройства, которые похожи на часть тела, которую они замещают. С точки зрения современных понятий эти протезы — те, которые управляются электроникой и биотоками, то есть используют миографию или энцефалограмму.

Британская компания RSLSteeper, имеющая на данный момент около 90 лет опыта в протезировании, вывела бионический протез кисти руки BeBionic на международный рынок в 2010 году. На тот момент искусственная рука для взрослого имела только четыре функциональных захвата, но уже позволяла есть, пить, печатать, поворачивать ключ в замке, использовать банкомат и держать маленькие предметы. Пользователь с помощью устройства может разбивать яйца и держать в руке одноразовый стаканчик — потому что даже сила нажатия регулируется командами, снимаемыми датчиками с мышц.

Отсутствие массового спроса и низкая конкуренция — основная причина, по которой бионические протезы очень дорого стоят. В 2013 году протез ладони стоил до ста тысяч долларов.

Как удешевить протез? Нужно сделать дешевле его производство. В 2013 году успешно завершилась краудфандинговая кампания на IndieGoGo по созданию открытого и доступного протеза ладони, большую часть деталей для которого можно распечатать на 3D-принтере. Устройство имеет независимые приводы для каждого пальца, тактильную обратную связь и считывает сигналы через кожу для управления. В ладони устройства находятся электроприводы и управляющая плата на Arduino.

Ещё один проект, Limbitless Solutions, который делает недорогие протезы, в 2015 году устроил встречу Роберта Дауни младшего и семилетнего мальчика Алекса, чтобы подарить ребёнку бионический протез в форме руки костюма его любимого героя.

И что очень важно — благодаря печати на 3D-принтере себестоимость этого протеза составила всего 350 долларов. Сам проект делает эти протезы в основном для детей, семьи которых не могут себе позволить потратить 30-100 тысяч долларов на бионическую руку.

В 2014 году в госпитале Университета Джона Хопкинса разработали протез обеих рук и испытали его на человеке, который потерял обе руки от плеча и ниже. Для управления протезом система считывала сигналы с грудных мышц.

Один из самых серьёзных игроков рынка протезирования рук в мире — компания Bebionic. Часто в СМИ говорят о том, что именно эта компания сделала первый бионический протез. В этом видео — демонстрация возможностей миоэлектрического протеза BeBionic 3 от Найджела Экленда, известного в России и мире киборга.

В июне 2016 года первая британка получила кисть Bebionic Small — реалистичный протез, который благодаря небольшому размеру подходит женщинам и подросткам. 29-летняя Ники Эшвелл (Nicky Ashwell) из Лондона родилась без правой руки и всю жизнь использовала косметический протез, который не имел никакого функционала. Судя по фотографиям, Ники решила не надевать перчатку, имитирующую человеческую кожу.

Протез Bebionic Small весит 390 граммов, способен держать до 45 килограммов и имеет 14 захватов.

В мае 2016 года 26-летний Джеймс Янг получил протез, сделанный похожим на руку Солида Снейка — героя серии игр Metal Gear Solid. Джеймс потерял левую руку, повредил левую ногу и получил другие повреждения, когда попал под поезд, и после больницы получил стандартные протезы, которые сам описал как «уродливые». Сейчас он «обкатывает» очередной прототип искусственной руки.

Фото: dailymail.co.uk

Metal Gear Solid 5

Как видно из примеров выше, современные бионические протезы имеют достаточный для различных бытовых действий функционал. Но есть ещё кое-что, над чем работают учёные: над чувствительностью протезов. Для руки человека важно понимать, как сильно что-то сжать, что именно можно брать в руку, что нельзя. Так и с искусственной кистью — её сильно улучшит возможность чувствовать.

В 2013 году команда из Cleveland Veterans Affairs Medical Center и Case Western Reserve University разработала протез, сенсоры которого напрямую подключены к нервным окончаниям оставшейся части конечности. В этом случае импульсы с датчиков не отличаются от импульсов, которые передаёт собственная рука. Первый доброволец, который испытал на себе устройство, рассказал, что стал чувствовать «пальцами», ладонью и тыльной частью ладони. На видео ниже доброволец пытается оторвать веточку от вишни — сначала с выключенной функцией чувствительности искусственной руки, затем — с включенной. Во втором случае он лучше справляется с этой задачей.

DARPA в середине 2013 года также представила протез с обратной связью в рамках программы RE-NET (Reliable Neural-Interface Technology). Агентство собиралось работать по данному проекту до 2016 года.

В 2015 году 28-летний парализованный пациент с помощью протеза, подключенного к мозгу, стал осязать различные предметы, включая прикосновения к каждому пальцу. Это было сделано в рамках другой программы — Revolutionizing Prosthetics.

В 2014 году Dennis Aabo Sørensen, потерявший руку из-за неосторожного обращения с пиротехническими «игрушками», вызывался добровольцем для испытаний протеза с обратной связью. Электроды протеза подключили к нервной системе человека. Сила сигнала просчитывается компьютером, и Деннис стал ощущать размер, форму и текстуру объекта.

Бионические протезы в России

На российском рынке фактически нет игроков, которые ввели в коммерческое использование бионические протезы рук. Разработку ведёт стартап «Моторика», известный внедрением в федеральную программу обеспечения инвалидов техническими средствами реабилитации тяговых протезов для детей — благодаря этой компании дети получают тяговые протезы за счёт государства. В этом видео — испытания четвёртого прототипа искусственной кисти Stradivary, которую команда планирует начать производить и устанавливать в России в октябре-ноябре 2016 года.

Протез Stradivary — миоэлектрический. Для его установки не требуется хирургическое вмешательство. Поверхностные миодатчики встраиваются в приёмную гильзу, касаются определённых мест на коже в районе мышц, улавливают потенциал при сокращении мышцы и передают сигнал на раскрытие или закрытие кисти.

Основная проблема, с которой встречаются при установке этого вида протезов, это слабо развитые мышцы предплечья. Чтобы избежать этой проблемы, «Моторика» и делает тяговые механические протезы детям — такие протезы не только помогают выполнять различные функции руки, но и служат тренажёром.

По мнению Ильи Чеха, основателя «Моторики», сейчас есть два направления развития бионических протезов.

Первое — это очувствление, то есть обратная связь, позволяющая владельцу протеза получать информацию о качествах объекта, к которому он прикасается устройством.

Второе — вживление всех элементов, включая каркас и датчик. Одна из проблем с протезом Джеймса Янг, получившего руку, похожую на руку из Metal Gear Solid, это необходимость снимать такой протез для сна или принятия душа. В будущем протезы будут скорее напоминать руку главного героя фильма «Я, робот», сыгранного Уиллом Смитом. Не в плане соответствия собственной конечности, а в плане отсутствия необходимости дополнительного ухода.

Сейчас в мире очень популярно недорогое печатное направление в протезировании. К этому привели доступность и распространение 3D-принтеров. Существуют различные проекты, помогающие бесплатно получить тяговые протезы, и схемы, с помощью которых можно доработать и распечатать миоэлектрический протез руки. Илья Чех считает это направление временным: оно будет популярно предстоящие 10-12 лет, пока будут развиваться и масштабироваться вживляемые технологии. 3D-печать сейчас предлагает более низкую стоимость, но существенно проигрывает в качестве. И лучшее качество по сравнению с традиционными технологиями оно скорее всего не даст никогда. Всегда будет дешевле и качественнее отрезать на лазере из листового металла, чем печатать полимерами с помощью принтера. По крайней мере так будет, если мыслить в существующей парадигме развития печати, и не фантазировать на предмет молекулярного построения объектов. Печать создана для максимального сокращения сроков и стоимости прототипирования и R&D.

Каким вы видите будущее протезирования руки человека? Какие способы установки и управления кажутся вам наиболее востребованными через 20-30 лет?

Источник