Бионическая нога, разработанная исследовательской группой доктора Чан Миня (28 лет), весит всего 3 кг, помогая пациентам с ампутацией ног ходить с комфортом, как обычно.
Производство протеза ноги Utah Bionic Leg было начато доктором Мином и его коллегами в лаборатории HGN Университета Юты (США) в 2017 году. Вес протеза составляет 3 кг, что вдвое меньше веса других типов протезов ног, представленных на рынке. Длина протеза может варьироваться в зависимости от роста пользователя и длины ампутированной конечности. Устройство разработано для эффективной поддержки движений всех пользователей весом менее 125 кг.
Доктор Лукас Граберт, сотрудник лаборатории HGN, рассказал, что группа, изучавшая механизм работы человеческих ног, обнаружила, что быстрое и эффективное движение достигается за счёт пассивного импульса, то есть взаимодействия инерции и гравитации с конечностями во время движения. Основываясь на этом механизме, группа разработала передаточную систему для бионической ноги, которая позволяет пассивно корректировать её конфигурацию при движении.
Изделие состоит из двух основных частей: коленного сустава и голеностопного сустава. Каждый сустав оснащён электродвигателем, датчиками, микропроцессором, аккумуляторной системой, электронными схемами и искусственным интеллектом (ИИ). Эти части работают вместе, обеспечивая выполнение всех основных двигательных функций ноги, таких как ходьба, вставание, сидение, перемещение по склонам и лестницам.
Ноги оснащены специализированной интеллектуальной системой привода, состоящей из трёх частей. Коленный шарнир оптимизирует работу и экономит заряд батареи. Привод голеностопного сустава/стопы разработан на основе системы сухожилий человеческой стопы. Наконец, голеностопный сустав/стопа соединён с пальцевым суставом пружинной системой, что позволяет пациенту двигаться естественно и сохранять равновесие на различных дорожных покрытиях и в различных погодных условиях.
При движении пользователя датчики и системы, встроенные в бионическую ногу, передают информацию в процессор искусственного интеллекта о состоянии активности и уровне движения. Система определяет намерение пользователя обеспечить необходимый уровень поддержки. Изделие также имеет режим энергосбережения в течение длительного времени, что позволяет пользователю продолжать движение, не теряя силы.
Доктор Тран Мин собирает бионические ноги в лаборатории. Фото: NVCC
Доктор Минь сказал, что все протезные изделия необходимо устанавливать в больнице, чтобы врачи и специалисты могли отрегулировать их в соответствии с ростом и весом пациента и дать инструкции по безопасному передвижению.
По данным исследовательской группы, протезы ног, представленные в настоящее время на рынке, спроектированы как амортизаторы и механически пассивны. То есть, они не обладают моторами и гибкостью движений, присущей здоровому человеку. Эти изделия требуют от пациентов хорошей физической подготовки и требуют длительного времени для привыкания.
Бионическая нога Utah преодолевает ограничения традиционных протезов. Инженеры лаборатории HGN разработали механические детали и электрические схемы, а затем изготовили их в соответствии с требованиями. Эти детали были отправлены в лабораторию для сборки, установки программного обеспечения и тонкой настройки для оптимизации функциональности. «Благодаря системе электропривода пользователь быстрее привыкнет к бионической ноге Utah», — сказал доктор Мин.
Устройство было испытано на пациентах с ампутацией конечностей. Фото: Исследовательская группа.
Испытав устройство на более чем 20 пациентах с 2020 года, команда отмечает положительные отзывы пользователей. Многие пациенты могут выполнять основные движения, которые не могут выполнять с обычными протезами, например, подниматься и спускаться по лестнице или садиться без посторонней помощи.
«Продукция нашей команды — первая в мире бионическая нога, которая помогает человеку с ампутированными обеими конечностями комфортно ходить», — сказал доктор Минь. Результаты испытаний были опубликованы в престижных научных журналах, таких как Science, Scientific Report и IEEE Transactions.
Профессор Томмазо Ленци, преподаватель Университета Юты, отметил, что учёные исследуют технологии протезирования конечностей с 1970-х годов, но так и не достигли своих целей. В настоящее время мехатронные технологии развиваются, поскольку микропроцессорные батареи и электродвигатели становятся быстрее, компактнее и легче. Биопротез ноги, разработанный группой в Юте, «благодаря своим компактным размерам поможет пациентам с ампутированными ногами двигаться самостоятельно и свободно достигать своих целей в жизни», – отметил профессор Томмазо Ленци.
Доктор Минь сообщил, что команда продолжает тестировать возможности протеза ноги Utah при длительном использовании дома. В настоящее время HGN Lab сотрудничает с Otto Bock, крупнейшим в мире производителем протезов конечностей из Германии, чтобы в кратчайшие сроки наладить массовое производство бионической ноги Utah в качестве медицинского изделия по цене, эквивалентной цене традиционных протезов.
Доктор Тран Минь родился и вырос в Ханое . В 2013 году он окончил среднюю школу для одарённых детей «Ханой -Амстердам». Он отправился в США, чтобы получить степень бакалавра по машиностроению в Университете Юты, и получил докторскую степень в мае 2023 года. В 2015 году доктор Минь начал проектировать роботов, уделяя основное внимание гибким и высокопроизводительным суставам конечностей. В настоящее время он работает инженером-конструктором в компании Agility Robotics, специализирующейся на производстве роботов в США.
vnexpress.net
Комментарий (0)