Бионические протезы: конструкция и принцип действия

  В автомобильной аварии, после травмы или тяжелой болезни человек может потерять верхнюю или нижнюю конечность, а иногда и внутренние органы. Причем потеря руки или ноги, а также какого-либо внутреннего органа - не редкость. Это является большой социальной проблемой. По данной причине создание протезов, хотя бы частично возвращающих человеку утраченную ранее функцию - это область, которая с каждым годом развивается все активнее.

Принцип действия бионических протезов

 Бионика (биометрика) - это прикладная дисциплина, которая занимается изучением возможности задействования принципов функционирования живой материи во время разработки технических устройств и систем. Иными словами, это разработка искусственных аналогов решений, которые были созданы природой.

 Бионический протез - это аналог искусственного происхождения, который по структуре и функциональным возможностям имитирует работу утраченной конечности или органа. Современный биопротез - это электронно-механическое устройство, которое приводится в действие с помощью нервных импульсов.

Конструкция биопротеза

 Что касается конструкции, то она состоит из:

‎• Каркаса. Он изготавливается из легких и прочных материалов. Благодаря каркасу от механических повреждений защищается "начинка" биопротеза. Каркас придает форму поврежденной части тела, имитируя при этом человеческую кожу;

‎• Механической части. Биопротез имеет встроенный мотор, который обеспечивает ему подвижность (в частности, для приведения в движение пальцев протеза). За эту функцию также отвечают привод и шарниры. Благодаря пневмо- и гидроамортизаторам минимизируется нагрузка на суставы.

• Микроредуктора. Применяется в составе сборок двигатель-редуктор-датчик для приведение в движение пальцев протеза и поворота кисти (если эта функция в протезе предусмотрена)

‎• Системы управления. Одним из главных звеньев бионического протеза являются датчики, которые прикрепляют к мышцам ампутированной конечности. Они даже после утраты руки или ноги продолжают управлять конечностью. Датчик биопротеза улавливает и фиксирует изменения биопотенциала мышц при сокращениях, а контроллер (электрическая плата с микросхемами и микроконтроллером) расшифровывает их по определенному алгоритму. Так протез "понимает", какое именно движение хочет совершить человек в данный момент (например, сжать или разжать кисть). Микроконтроллер переводит сигналы в команды. Далее биопротез выполняет действие с помощью электродвигателей и стальных тросов.

 Благодаря принципу действия бионического протеза возможно значительно облегчить управление им, а также частично вернуть человеку ощущение обладания полноценной конечностью, которая была ампутирована.