«Люди-киборги»: на что способны их бионические протезы
Лишиться конечности и стать инвалидом — трагедия для каждого человека, и таких трагедий ежегодно происходит миллионы. Еще со времени зарождения первых цивилизаций человечество стремилось хоть как-то облегчить жизнь людей, утративших ту или иную часть своего тела. Для этого стали использовать различные протезы — чаще всего рук или ног, хотя есть еще и зубное протезирование, но назвать инвалидом человека с утраченным зубом вряд ли можно.
Протезы древности
Первые искусственные заменители конечностей, известные археологам, обнаружены в Египте и им не менее 3 000 лет. Однако протезы античности могли лишь помочь человеку при передвижении или при выполнении каких-либо примитивных действий, вроде захвата крюком. Материалом для изготовления таких протезов практически всегда было дерево.
Средние века трудно назвать временем расцвета наук — в то время медики довольно часто предпочитали ампутировать больную конечность, нежели пытаться вылечить человека другим способом. Понятное дело — при такой ситуации и протезирование было востребовано.
Крюки для захвата и ношения сумок приобретали все большую популярность, но богатым дворянам того времени этих функций конечно же не хватало. Для них стали изготавливать протезы с пальцами, которые могли сжиматься в кулак при помощи специального рычажка.
Есть сведения, что некоторые рыцари при помощи подобных протезов могли держать оружие, а протез шевалье Готфрида позволял владельцу даже пользоваться письменными перьями.
18 век приносит расцвет инженерной мысли, а вместе с этим начинается развитие функциональности протезов. У них увеличивается количество частей, появляются различные шарнирные соединения, управляемые с помощью жестких тяг и гибких тросиков. В протезах рук в ладонях создаются специальные отверстия благодаря которым крепятся насадки, позволяющие пользоваться пером, ложкой и вилкой.
Как работают современные бионические протезы
В 20 веке появляются многофункциональные протезы позволяющие выполнять различные виды довольно сложных работ, активно заниматься спортом. В качестве материала для протезирования начинает активно использоваться пластмассы, различные облегченные сплавы, резина, стеклопластик и силикон, карбон и кевлар. Протезы рук и ног становятся очень похожи на обычные конечности.
Конец прошлого века принес настоящий прорыв в деле протезирования. На стыке биологии, инженерии и медицины появляется новая наука — бионика, благодаря которой на помощь людям приходит совершенно новый вид протезов — бионический. Эти протезы являются сложными мехатронными системами, управляемыми электроникой и выполняющие ряд сложных функций. Первый из них был создан в 1993 году.
Принцип работы бионических протезов основан на считывании импульсов подаваемых нервной системой человека. Это считывание выполняется посредством электродов и специальных датчиков, которые вживляются либо в саму культю поврежденной руки или ноги, либо непосредственно под головную кожу. Вот демонстрация того, на что способен современный бионический протез руки:
Электроды перенаправляют считанный импульс в микропроцессор (фактически "мозг" протеза), который обрабатывает полученный сигнал благодаря разработанным компьютерным алгоритмам, а затем формирует соответствующие команды. Эти команды передаются на специальные микромоторы, которые приводят в действие подвижные части протезов. Механическая часть искусственного органа имеет кроме электродвигателей различные шарниры и приводы обеспечивающие подвижность, а также гидро- и пневмоамортизаторы, которые уменьшают нагрузку на суставы.
К вышесказанному хочется добавить, что не стоит думать будто бы бионические протезы исчерпываются заменителями конечностей. Уже появились протезы с успехом заменяющие межпозвоночные диски и даже (правда менее успешно) имитирующие работу человеческого глаза.