Уральские ученые создали протез кисти

Группа ученых Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) ведет разработку активного биомеханического кистевого протеза, не имеющего отечественных и мировых аналогов. Механизм позволяет фиксировать и контролировать положение «пальцев» и силу захвата, а каждый из «пальцев» выдерживает нагрузку до 30 килограммов — протез не только эффективно заменяет кисть, но и 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. 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”».

сотрудник УрФУ Федор Которов

Мотор, к которому прикреплены салазки (скобы), приводит в движение на 3–360 градусов (в зависимости от силы сигнала) цилиндрическое колесо со спиралеобразной прорезью, рассказывает Федор. 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, 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».

профессор УрФУ Борис Шульгин

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