fbpx

Гори по коліна: як біонічні ноги замінюють справжні

АвторОксана Расулова
15 Серпня 2018

Від моменту виникнення першого протезу в Єгипті і до появи людини на біонічних ногах на сцені TED минуло дві тисячі років. Суцільна дерев’яна кінцівка еволюціонувала до повноцінної частини тіла з електричною шкірою і датчиками замість рецепторів. Як реалізували проект з комплектації людини – розповідає Platfor.ma.

Г’ю Герр

Передісторія. Штат Пенсильванія на північному сході США перетинають гори Аппалачі – місцевість сама спонукає займатися альпінізмом. У 1964 році в містечку Ланкастер, у долині річки Сасквеханна, народився Г’ю Герр. У вісім років він підкорив гору Темпл висотою 3544 метрів, і про нього швидко заговорили як про одного з найбільш перспективних альпіністів Штатів. У 17 років він уже був доволі досвідченим, щоб підкорити серйозні вершини, тож пішов у експедицію на північ США.

Проблема. Під час експедиції альпіністи потрапили в заметіль. Дезорієнтовані Г’ю і його напарник Джеф Батцер провели в заметах під горою Вашингтон три дні. Температура не піднімалася вище -29°C. Коли хлопців знайшли, їхні ноги були на такій стадії обмороження, що їх довелося ампутувати. Джеф Батцер лишився без однієї ноги й пальців іншої. А Г’ю пощастило ще менше – йому, перспективному альпіністу, ампутували обидві ноги аж до колін.

Ідея. Протез як явище не новий, але це завжди було щось чужорідне людському тілу. Справжні ноги дають «зворотній зв’язок»: людина відчуває, що відбувається з її тілом, розрізняє температуру, біль, положення в просторі. Однак класичний протез не дає жодних відчуттів. Г’ю вийшов з лікарні і почав працювати над створенням власних. Спершу це були спеціальні «кішки» для альпінізму, названі так через схожість з котячими пазурами. А потім Герр вирішив, що здатний на більше.

Рішення. Г’ю стає студентом університету Міллерсвіля. За час навчання він запатентував власне кріплення для протезу. Наступний етап – магістратура МIТ. А після її звершення альпініст стає доктором біофізики в Гарварді. Маючи таку освіту, Г’ю почав займатися біонікою на серйозному рівні. Він повертається у МІТ не тільки як викладач, а і як засновник Центру екстремальної біоніки – там намагаються створити «чутливий» протез.

Технологія. Протез Герра не суцільний: він має з’єднання на місці суглобів людини, схожі складові частини, 12 датчиків і акумулятори, які можна заряджати окремо. Сам винахідник каже, що ноги мають три види зв’язку: механічний (поєднання ніг і тіла), динамічний (забезпечує рух) і електричний (забезпечує двостороннє проведення інформації). Кріплення ніг до тіла забезпечує синтетична шкіра, яка має різну жорсткість у різних ділянках залежно від тиску, якого вона зазнає. Загалом завдяки системам контролю нога поводиться так, ніби в ній є м’язи, нерви, сухожилля, суглоби. Керується механізм теж як «справжній» – завдяки силі волі, що мовою фізіології означає нервові імпульси від мозку: електроди на поверхні справжньої ноги фіксують імпульси від скорочення м’язів і трансформують їх в імпульси, що примушують рухатися частини біонічної ноги. Це працює, мов магія: варто подумати про рух – і він відбувається.

Про те, як моделювали біонічні ноги, найкраще розкаже їхній творець.

 

Що далі? Герр каже, що зовсім скоро у людей будуть «запасні» кінцівки, екзоскелети стануть звичною справою, а штучно вирощені нерви якісно змінять відчуття від біонічних ніг.

Наразі вченим незалежно від Герра і МТІ вдалося створити електричну шкіру, що реагує на біль. Рецептори налаштовані на певний рівень тиску, що рівноцінно больовому порогуі – і як тільки «шкіра» фіксує цей рівень, вона посилає у мозок больові сигнали. Випробування проходили на протезі руки, тож сигнал рухався ліктьовим нервом. Рука реагувала, як справжня – людина відсмикувала її. Якщо таку шкіра застосують для біонічного протезу, ми станемо на крок ближче до досконалого майбутнього. Адже «людина не може бути неповноцінною. Неповноцінні тільки наші технології», – запевняє Г’ю Герр.

І йому хочеться вірити.

Читайте більше цікавого