WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Technowinki

Postęp w sterowaniu protezami ręki

Do protez jesteśmy już, w miarę, przyzwyczajeni. W rodzinie wielu z nas jest osoba używająca na co dzień wszczepionej protezy stawu biodrowego, coraz częściej spotykamy osoby wyposażone w protezy ręki, czy nogi, a niesławny sportowiec-morderca Oscar Pistorius startował na Igrzyskach Olimpijskich, wraz ze zdrowymi biegaczami, dzięki protezom stóp. Jednak ze wszystkich protez to od protetycznych rąk wymagamy najwięcej. Ich żywe odpowiedniki są jednymi z najdoskonalszych narzędzi stworzonych przez naturę, pozwalającymi z wyczuciem manipulować przedmiotami o różnej masie i kształcie.

Niestety, większość istniejących protez, pomimo wyposażenia w pozwalające na wykonywanie ruchów serwomechanizmy, działa wyjątkowo topornie. Na tyle topornie, że jeszcze niedawno nawet trzy czwarte użytkowników po jakimś czasie rezygnowało z noszenia na co dzień protezy. Większość dostępnych modeli oferuje bowiem zaledwie kilka, najbardziej podstawowych, ruchów. Nie ma mowy o pisaniu wierszy czy grze na akordeonie.

Podstawowym problemem stojącym na drodze protez do pełnej funkcjonalności jest ich interfejs. Obecnie stosuje się głównie interfejs mioelektryczny, który reaguje na skurcze mięśni. Od lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku metoda ta pozwala na rozpoznawanie prostych ruchów, jednak jej użycie jest bardzo nieintuicyjne i wymaga długotrwałego treningu. Trudno przecież nauczyć się jak za pomocą mięśni ramienia sygnalizować np. zamierzone ruchy dłoni.

Metodę tą postanowiła udoskonalić firma Coapt. O ile poprzednie metody opierały się wyłącznie na sile impulsu elektrycznego, to firma z Chicago opracowała rozwiązanie korzystające z algorytmów rozpoznawania wzorców, co ma, według ich twórców, pozwolić nie tylko na precyzyjniejszą, ale również łatwiejszą do nauczenia kontrolę nad sztuczną ręką.

Obecna rzeczniczka przedsiębiorstwa, Jodie O’Connell-Ponkos, straciła rękę jako nastolatka, w czasie wypadku z przemysłową maszynką do mięsa. Początkowo próbowała używać tradycyjnej protezy, jednak szybko ją porzuciła i ostatnie 20 lat spędziła bez ręki. Dopiero urządzenia korzystające z rozpoznawania wzorców uznała za na tyle użyteczne, że warte noszenia.

Co ważne, Coapt nie sprzedaje całych protez, ale sterownik, który może współpracować z protezami kilku najpopularniejszych na rynku marek. Obecnie urządzenie jest jeszcze stosunkowo duże (choć w protezach często jest sporo wolnego miejsca), jednak firma pracuje już nad znacznie mniejszym modelem. Oba rozwiązania – odpowiednio czarne i pomarańczowe – zobaczyć można na zdjęciu poniżej.

coapt-next-gen

Sterownik obecnej generacji używany jest między innymi przez DEKA Research do budowy ich nowego, opracowywanego przy współpracy z DARPA, robotycznego ramienia LUKE Arm, nazwanego na cześć Luke’a Skywalkera. Proteza ta może być kontrolowana także na inne sposoby, w tym za pomocą obsługiwanego stopą, bezprzewodowego joysticka. Z DARPA współpracuje także przy budowie protez Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, którego Modular Prosthetic Limb, podobnie jak rozwiązanie proponowane przez Coapt, korzysta z technologii rozpoznawania wzorców.

Ostatni z wymienionych zespołów, we współpracy z University of Pittsburgh, opracowuje obecnie elektrodę, którą będzie można wszczepić pod skórę, a być może nawet do mózgu, aby umożliwić jeszcze dokładniejszą kontrolę chorych nad protezami. Nim szybciej uda się dopracować interfejs człowiek-proteza, tym prędzej zobaczymy na rynku produkty pozwalające na odzyskanie pełnej sprawności manualnej i na tyle dobre, żeby warto było na dużą skalę wprowadzić protezy brakujących kończyn montowane na stałe do kości, co będzie kolejnym krokiem na drodze do poprawienia komfortu życia osób – w dzisiejszych realiach – niepełnosprawnych.

źródło: spectrum.ieee.org