poniedziałek, 25 lutego 2013 00:58

Polska Bioniczna Proteza Dłoni SuperHand Wyróżniony

Napisał 
Oceń ten artykuł
(3 głosów)

proteza dloniGrupa inżynierów po Politechnice Wrocławskiej opatentowała pierwszą polska bioniczną protezę dłoni. Proteza o nazwie SuperHand posiada ruchomy nadgarstek oraz możliwość niezależnego sterowania wszystkimi pięcioma palcami, co pozwala na wykonywanie wszystkich naturalnych ruchów dłoni. Proteza potrafi wyczuwać kształty, a następnie się do nich dostosowywać. Sterowanie odbywa się przez czujniki EMG zamontowane na powierzchni skóry w okolicy mięśni kikuta. Zasilanie zaś pozwala na nieprzerwane działanie sztucznej kończyny przez cały dzień aktywnego użytkowania.

Bioniczne protezy są bardzo popularne na całym świecie. Jeszcze nie tak dawno pojęcia takie jak bionika czy cybernetyka kojarzyły się jednoznacznie z filmami i książkami science fiction. Nauka pokazuje jednak, że takie rozwiązania to już dzisiejsza rzeczywistość. Wszystko za sprawą bioniki, która bada budowę i zasady funkcjonowania ludzkiego organizmu i stara się to odwzorować na polu techniki. Tak powstają bioniczne kończyny, które sprawnością dorównują naszym własnym kończynom. Głównym problemem przy konstruowaniu tego typu protez jest zasada działania systemu sterowania, który odpowiada tu za najtrudniejsze zadanie, mianowicie za połączenie ciała z maszyną. Polski zespół poradził sobie jednak z tym zadaniem, a pod względem budowy i konstrukcji proteza zaprojektowana przez inżynierów z firmy ProManus jest jedną z najbardziej innowacyjnych protez dłoni na świecie. Niestety mimo to natknęła się na problem finansowy.

Bioniczna proteza dłoni ? zasada działania

proteza reki zasada dzialania

Praca bionicznej dłoni opiera się na przekazywaniu sygnałów EMG (Elektromiografia) z kurczących i napinających się mięśni w obrębie kikuta do mikroprocesora znajdującego się w dłoni protezowej. Następnie mikroprocesor analizuje sygnał uzyskany z mięśni (jego siłę i częstotliwość) i na podstawie uzyskanych danych aktywuje pracę wybranych silniczków z odpowiednią siłą, dzięki czemu uzyskujemy ruch protezy. Mikroprocesor pełni tu rolę tłumacza, aby układ nerwowo-mięśniowy mógł się porozumieć z układem mechanicznym protezy. Sygnały EMG są uzyskiwane przez sensory - elektrody umieszczone na odpowiednich grupach mięśni przedramienia, ramienia, lub innej części ciała.

Najważniejszymi warunkami, które musi realizować układ sterujący dłonią protezową są: funkcjonalność, reakcja układu mechanicznego w czasie rzeczywistym, wykonywanie naturalnych ruchów. Układ sterujący musi pozwalać na intuicyjne, proste sterowanie dłonią. Najprościej można przedstawić to na przykładzie wykonywania chwytu ręką protezową: osoba po amputacji nie musi analizować ?jak sprawić żeby proteza chwyciła kubek?, tylko ?jak mam chwycić kubek?. W protezie SuperHand jest to możliwe dzięki uproszczonemu systemowi sterowania. Na przykład jeden skurcz mięśni w kikucie to otwieranie dłoni, dwa skurcze to zamykanie. Można również  zaprogramować różne gesty w sposób indywidualny, zbliżony do naturalnych gestów konkretnego użytkownika.

Polska bioniczna proteza dłoni ? budowa i konstrukcja

Polscy inżynierowie przy wykorzystaniu innowacyjnych technologii opracowali jedną z najnowocześniejszych na świecie protez i uzyskali komplet pozwoleń na wdrożenie jej do produkcji oraz na dopuszczenie do sprzedaży. Projektantami i konstruktorami tego wynalazku są absolwenci Politechniki Wrocławskiej - Wojciech Jopek, Michał Turów i Michał Wasilewski. Praktyczne zastosowanie protezy można obejrzeć pod adresem: http://www.youtube.com/watch?v=4o3wYruFXFI.

Jest to pierwsza w Polsce bioniczna proteza dłoni. Na świecie zaś są tylko dwie konkurencyjne firmy produkujące takie protezy. Firma, która stworzyła pierwszą pięciopalczastą protezę - TouchBionics. Druga firma to Be Bionic, także produkująca pięciopalczastą protezę, debiutowała na rynku w roku 2010. SuperHand wykorzystuje najbardziej zaawansowane technologie przy niewiarygodnej prostocie obsługi oraz niewielkich kosztach jej wykonania.

Dostępne na rynku protezy generalnie bazują na rozwiązaniach firmy Ottobock, wyposażane są w gotowe elementy takie jak nadgarstek, elektrody, czy tor pomiarowy. Jednak grupa polskich inżynierów od początku do końca cały system wykonała sama, od elektrod, aż po pokrycie kosmetyczne.

Opracowane zostały między innymi elektrody bezprzewodowe, które można zalaminować w leju. Dzięki temu nigdzie nie wystają kable, co znacznie ułatwia protezowanie. Ponadto elektrody posiadają świetny sygnał. Elektrody te mają bardzo krótki tor pomiarowy, szybko reagują na skurcze mięśni pacjenta, dzięki czemu proteza wykonuje określone i pożądane ruchy z bardzo małym opóźnieniem.

Proteza SuperHand została maksymalnie skompresowana. Cała elektronika, system sterowania i bateria znajdują się w śródręczu. Nie trzeba zatem laminować tych elementów w leju. Dzięki czemu można protezować  kończyny z bardzo krótkim kikutem.

Następną cechą sztucznej kończyny są modularne palce, co znaczy, że cały układ napędowy poruszający palcem znajduje się w danym palcu. Każdy moduł można wymienić w prosty sposób, co bardzo ułatwia serwis.

Protezę o nazwie SuperHand przez kilka tygodni testował pacjent, który 21 lat temu uległ wypadkowi, w wyniku którego stracił rękę. Jak twierdzi, jej obsługę opanował w 10 minut, wykonywał różnorodne czynności, jak choćby łapanie szklanki czy noszenie siatki z zakupami. Świadczy to o prostocie i intuicyjności obsługi protezy, która została uzyskana dzięki uproszczonemu systemowi sterowania zastosowanemu w SuperHand.

Nie mniej ważny jest czynnik finansowy. Ze wszystkim, czyli z założeniem, wykonaniem leja i późniejszym serwisem proteza polskiego producenta to koszt około 50 tysięcy złotych. Jest to niższa  cena niż ta, którą zapłacili byśmy za prostą trójpalczastą protezę oferowana przez Ottobock i dużo niższa od i-Limb (proteza dłoni pięciopalczasta produkowana przez TouchBionics ), która kosztuje około 180 tyś złotych.

Problem ochrony patentowej w Polsce

Na koniec pojawia się niestety smutny akcent mojego optymistycznego artykułu. Fakty obecnie są takie, że pomysł może upaść, bo firmie brakuje pieniędzy na rozwój. Mimo oszczędnego dysponowania środkami, starczyły one na sfinansowanie całego procesu badawczo-rozwojowego, zakup urządzeń do produkcji oraz na stworzenie zaledwie jednej protezy w finalnej technologii.  Jeżeli ProManus nie znajdzie odpowiedniego inwestora upadnie z przyczyn finansowych. Ze względu na wysokie koszty ochrony patentowej w Polsce nie będzie także możliwości utrzymania innowacyjnych patentów, które spółka posiada. Stale rośnie zapotrzebowanie na nowatorskie technologie i produkty, a zwiększająca się konkurencja na rynku wywiera dużą presję na producentów przedmiotów użytkowych, aby stawały się one coraz bardziej innowacyjne. Dlatego tez zapewnienie ochrony patentowej jest takie istotne w procesie wdrażania produktu do obrotu handlowego, pozwala ona na posiadanie trwałej pozycji na rynku oraz czerpania w związku z tym zysków w długim okresie czasu.

Istnieje zatem prawdopodobieństwo, że pomysł , rozwiązania oraz efekty pracy polskich inżynierów zostaną wykorzystane przez kogoś innego. Mówiąc krótko projekt SuperHand upadnie, a ktoś inny pod inna nazwa będzie czerpał korzyści z polskiej myśli technicznej, bo znów brakuje ?pomocnej dłoni? do przełożenia myśli naukowych na praktykę w Naszym kraju. Na koniec mam nieśmiałą propozycje dla naukowców z Wrocławia, żeby nazwę swojego projektu z SuperHand zmienili na ?Pomocną dłoń?.

Literatura

[1] http://strona.pro-manus.nazwa.pl/index.htm

[2] http://www.vigo-ortho.pl/index.html

[3] Powered Upper Limb Prostheses: Control, Implementation and Clinical Application - Ashok Muzumdar, 2004.

[4] http://www.touchbionics.com/

[5] Standard Handbook of Biomedical Engineering and Design: Design of artificial arms and hands for prosthetic applications - Richard F. ff. Weir, Ph.D., Myer Kutz, 2002.

[6] http://www.ottobock.pl/

[7] Problemy ochrony patentowej w Polsce ? Anna Turczak, 2010.

Czytany 24525 razy Ostatnio zmieniany niedziela, 17 listopada 2013 16:35
Marcin Dziemianowicz

Jest w trakcie studiów inżynierskich na Politechnice Białostockiej, na kierunku inżynieria biomedyczna, specjalność: protetyka, ortotyka i inżynieria rehabilitacji. Interesuję się głównie projektowaniem, nowymi technologiami w medycynie, protetyką specjalną, a także inżynierią oceaniczną

Artykuły powiązane

685 komentarzy

Skomentuj

Upewnij się, że pola oznaczone wymagane gwiazdką (*) zostały wypełnione. Kod HTML nie jest dozwolony.

Najczęściej wyświetlane artykuły

  • Tomografia multimodalna - CT/PET, CT/MR, SPECT/CT - Zasada działania i zastosowania
    Począwszy od momentu skonstruowania pierwszego tomografu komputerowego przez Hounsfielda w 1968 roku rozwój tomograficznych technik obrazowania ciała ludzkiego polegał przede wszystkim na poprawie jakości uzyskiwanych danych obrazowych oraz zmniejszeniu czasu trwania badania. Z czasem pojawiły się nowe techniki, takie jak…
    w Sprzęt medyczny Czytaj dalej...
  • Portal Inżynieria Biomedyczna
    Portal Inżynieria Biomedyczna powstał dla miłośników dziedziny nauki jaką jest inżynieria biomedyczna. Znajdziesz u Nas wiele artykułów branżowych, nowości ze świata inżynierii biomedycznej, oferty pracy w Polsce i zagranicą, płatne praktyki dla studentów studiujących inżynierię biomedyczna. Redaktorzy Możliwości Kariera Zostań…
    w Inne
  • Implanty w leczeniu schorzeń kręgosłupa
    Kręgosłup, ze względu na funkcje jakie pełni w organizmie, jest niezbędnym narządem do prawidłowego funkcjonowania człowieka. Pomimo iż jest dobrze chroniony przez tkankę mięśniową jak i tłuszczową, często dochodzi do uszkodzenia (zarówno poprzez czynniki naturalne jak i losowe zdarzenia). Przywrócenie…
    w Biomateriały Czytaj dalej...
  • Inżynier biomedyczny - możliwości zatrudnienia
    Czy zastanawiałeś się kiedyś gdzie możesz pracować jako inżynier biomedyczny? Jakie możliwości zatrudnienia są w Polsce po kierunku inżynieria biomedyczna? Czy istnieje rynek pracy dla inżynierów biomedycznych i czy nie będziesz musiał wyjechać za granicę? W tym artykule częściowo spróbujemy…
    w Aktualności Czytaj dalej...
  • Tomografia Komputerowa - zasada działania
    Tomografia komputerowa (ang. Computed Tomography ? CT) jest systemem pośredniego obrazowania ? dokonywana jest rekonstrukcja obrazu na drodze obliczeń matematycznych. Badanie to pozwala na uzyskanie obrazów przestrzennych (wizualizacja narządów 3D) i przekroju badanego obiektu dzięki wykorzystaniu promieniowania rentgenowskiego. Tomografia komputerowa…
    w Sprzęt medyczny Czytaj dalej...
Czy studiujesz na kierunku Inżynieria Biomedyczna?
 

Top


Copyright © 2017 Portal Inżynieria Biomedyczna | Dobry start w inżynierii biomedycznej. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Portal Inżynieria Biomedyczna