Протез руки из лего
Обновлено: 20.05.2024
Девятиклассник 44-го лицея Липецка Михаил Иванов стал победителем Всероссийской конференции «Юные техники и изобретатели». Финал проходил в Государственной Думе, правда, в отличие от предыдущих лет, и презентации проектов, и награждение перенесли в онлайн-формат.
На суд жюри Михаил представил протез руки, собранный на основе конструктора LEGO Mindstorms ev3. Все работы над изобретением велись в Центре дополнительного образования Липецкой области.
– Идея создать протез руки пришла во время конференции, где был зрителем на защите одной из медицинских номинаций, – рассказал LipetskMedia Михаил. – Я решил попытаться придумать устройство, которое позволило бы людям с ограниченными возможностями избавиться от существующих трудностей хоть немного. Я долго изучал самые больные темы, решил создать альтернативу дорогим и хрупким протезам.
Изгиб кисти, пальцы Михаил моделировал с помощью специальной программы и печатал уже на 3D-принтере. Автор признается, что это был самый сложный этап работы.
– Внутри каждого пальца проходит полоса пружинящего пластика, который возвращает палец в нормальное положение после завершения работы. А проведенные внутри фаланга тросы натягивают его по мере сжатия кисти, – пояснил Михаил.
Следующим этапом стали испытания. Из-за того, что все социальные учреждения ввели на своей территории карантин, тестировать изобретение Михаилу пришлось на себе самом и преподавателях. Протез получился легким – он весит 990 граммов и в разы дешевле существующих аналогов – 5-6 тысяч рублей (в зависимости от размера) против минимальных 25 сейчас.
Разработку липчанина отметили Григорий Змеевский, доцент кафедры БМТ1 МГТУ Баумана, и Станислав Наумов, председатель Правления Ассоциации фармацевтических производителей Евразийского экономического союза. Последний предложил взять расходы по производству первого прототипа на себя.
– Одно из ценных качеств этого протеза – он подстраивается под размеры пациента, – пояснила руководитель Михаила Маргарита Цыганова. – Сам пациент может управлять уровнем мышц с помощью графического интерфейса. Ведь, например, чтобы поднять пакет с продуктами, нужен один уровень напряжения мышц, а чтобы взять ручку – совсем другой. Кроме того, протез прослужит пациенту несколько лет, он подходит как для ребенка, так и для взрослого человека. По мере роста необходимо просто докупать небольшие элементы.
.JPG)
Маргарита Цыганова рассказала LipetskMedia, что для внедрения в промышленное производство изобретение должно пройти ряд испытаний, а еще потребуется связаться с медицинскими учреждениями и врачами, на это уйдет не меньше года.
Маргариту Цыганову на конференции также отметили, она стала наставником года второй степени. С Михаилом она занимается уже около 6 лет, другие ее ученики прекрасно показывали себя на соревнованиях всероссийского уровня, поступали в ведущие технические вузы страны. Михаилу Маргарита планирует помогать и дальше, один из вопросов, которые предстоит решить, – поиск спонсоров.
Сам Михаил планирует и дальше дорабатывать своё изобретение.
– Моя самая смелая мечта – создать устройство, которое бы не имело слабых мест, – говорит он. – Чтоб оно было идеальным вариантом для каждого пациента как по функционалу, так и по бюджету, а также могло развиваться в других отраслях.
Давид Агилар родился с недоразвитой правой рукой — вместо предплечья у него лишь частичная беспалая кисть. В девять лет он собрал себе первый протез из «Лего», а в 18 довёл конструкцию до ума и стал амбассадором компании. Сегодня он учится на биоинженера и пишет электронную музыку под псевдонимом Hand Solo. «Мел» встретился с Давидом в штаб-квартире «Лего» в Биллунде и записал его историю.
«Поначалу протез был похож на лодку»
Я с детства любил «Лего», собирал из него всё, что приходило в голову. Однажды, когда мне было девять, я сидел на кровати, смотрел на вертолёт, который смастерил пару дней назад. И вдруг мне в голову пришла идея: конечно, интересно бесконечно перестраивать какие-то конструкции, но ведь можно собрать что-то действительно полезное.
Так я сделал первый прототип своего протеза из обычных кубиков — поначалу, кстати, он был похож на лодку, причём не особо функциональную и уж точно не моторную.
Через девять лет я собрал уже полноценный рабочий протез из деталей «Лего Техник» — это такие продвинутые, серьёзные запчасти — и дал ему кодовое название MK1. Он был очень простой: с помощью кисти я двигал предплечьем и дёргал за резинки, благодаря которым рука, точнее сказать клешня, сгибалась. Его предстояло ещё серьёзно доработать, но это уже было очень круто. C его помощью я даже мог (и могу) спокойно отжиматься.
Вскоре появился MK2 — с более сложной и надёжной конструкцией. Вместо обычных резинок из канцелярского магазина я использовал рыбацкую леску и моторчик (тоже из «Лего»), который двигает шестерёнки. Они накручивают на себя леску и сгибают протез в локте.
С ним у меня получается поднимать действительно тяжёлые вещи — правда, иногда он может неприятно защемить кисть. Она у меня всё-таки довольно чувствительная.
MK3 был промежуточной моделью, сейчас у меня её нет с собой, поскольку таскать с собой три протеза из «Лего», согласитесь, не очень удобно. Последняя моя разработка, МК4, тоже работает с мотором, но вместо шестерёнок в ней стоят поршни, что позволяет поднимать больший вес. Плюс у этого протеза есть пальцы, которые могут сгибаться по отдельности.
От каждого из них внутри руки проведены проводки, и я могу регулировать степень их сгибания и даже оттопыривать отдельные пальцы. Кстати, для суставов ладони я использовал здесь всё те же резинки, что и в первой модели.
«Протезы мне не особо-то и нужны»
Конечно же, я не пользуюсь протезами каждый день, всё-таки они не идеально мягкие внутри и доставляют определённый дискомфорт. Плюс я научился пользоваться правой рукой, и она стала для меня полноценным рабочим инструментом, так что протезы мне не особо-то и нужны. А зачем?
Моя ситуация абсолютно не критична, и я могу быть таким же полноценным человеком, как и любой другой, у кого две здоровые руки
Безусловно, есть очень качественные и функциональные протезы, которые помогают писать, играть на музыкальных инструментах, делать что-то руками, но они всё ещё очень дорогие. Поэтому большинство людей с похожими проблемами ограничиваются «мёртвыми» протезами — они, как правило, сделаны из силикона, неподвижны и просто скрывают отсутствие полноценной конечности. По мне, от них нет особого толку: ты же просто притворяешься кем-то другим.
Уже второй год я учусь на биоинженера в Барселоне. На третьем курсе мы будем изучать трёхмерную печать, разбираться, как можно с её помощью создавать функциональные протезы. Мне кажется, от них намного больше пользы, чем от «мёртвых» конечностей.
Мне периодически пишут люди со всего света, просят дать инструкцию, как собрать такой же протез, но мне, к сожалению, приходится им отказывать. Не потому, что я злодей какой-то, просто каждая ситуация индивидуальна и важен буквально каждый сантиметр. Если кто-то соберёт протез по моим чертежам, а он ему не подойдёт, кто будет виноват? Мне пишут из Австралии, Китая, Великобритании, а чтобы собрать такое устройство, мне нужно быть рядом с человеком, всё видеть своими глазами и чувствовать.
«Я делаю это не ради денег или славы, а просто в удовольствие»
Когда выдаётся свободное время, я занимаюсь музыкой. Пишу дабстеп и EDM в FL Studio (Fruity Loops — программа-секвенсор для написания электронной музыки. — Прим. ред.), делаю ремиксы на разные популярные треки, саунд-дизайном балуюсь иногда, что-то из этого потом включаю в треки. Сейчас учусь создавать разные инструменты с нуля — басс-линию, перкуссию, лиды, очень интересно. Конечно, стать профессиональным музыкантом вряд ли получится, но оно мне и не нужно, я делаю это не ради денег или славы, а просто в удовольствие.
Само собой, я слушаю очень много разной музыки. Больше всего люблю дабстеп. Моё мнение может прозвучать странно, но он может быть по-настоящему лиричным и трогательным. Я иногда могу даже прослезиться, когда слушаю какой-нибудь особенно цепляющий трек. Здесь ты не отвлекаешься на слова, а полностью погружаешься в звуки, понимаешь, что чувствовал человек, когда писал этот трек. Это просто невероятно.
Если верить данным из открытых источников, каждый год в мире производится около 1 миллиона ампутаций. В большинстве случаев, конечности человека удаляются из-за травм. Однако, иногда к операции прибегают при серьезных заболеваниях сосудов, когда у пациентов начинают умирать ткани. Некоторые люди так и остаются жить без удаленной части тела, но примерно 10% инвалидам удается купить протезы — так называются искусственные заменители настоящих рук и ног. На данный момент есть косметические протезы, которые создают вид утраченной части тела, и бионические, которые полностью заменяют конечности и выполняют их функции. Начиная с 2000-х годов, технологии в области протезирования очень быстро развиваются, поэтому давайте поговорим, сколько они стоят, как работают и могут ли в полной мере вернуть человеку способность выполнять бытовые задачи.
Фотомодель Лорен Вассер с бионическими протезами ног
Как появились протезы рук и ног?
Первые искусственные заменители конечностей человека появились тысячи лет назад. Об этом, как минимум, свидетельствуют археологические находки. Например, ученым известно о том, что живший в XVI веке немецкий рыцарь Готфрид имел железную руку, который сжимал пальцы при нажатии на кнопку. Судя по историческим документам, при помощи этого инструмента он мог даже писать при помощи пера.
Одна из первых бионических рук в истории
Со временем бионические протезы сильно улучшились. Например, в XIX веке жители Викторианской Англии после ампутации могли носить протезы, которые приводились в движение при помощи рычагов. Становясь подвижными, они обретали более красивый вид и больше походили на настоящие руки и ноги. В XX веке для создания протезов перестали использовать дерево и металлы, потому что появился прочный и легкий пластик.
Со временем бионические руки становились более функциональными и легкими
Первый человек с современным бионическим протезом
До второй половины XX века все протезы рук и ног имели множество минусов. Современный протез, который лишен большинства недоработок, был впервые установлен в 1993 году Роберту Кэмпбеллу (Robert Campbell). В 1982 году ему был поставлен страшный диагноз рак мышц, остановить развитие которого можно было только путем ампутации пораженной руки. После операции мужчина хотел снова начать выполнять привычные ему задачи и обратился к ученым.
Роберт Кэмпбелл с бионической рукой
Представители Центра развития хирургии и биоинженерии внедрили в оставшуюся часть руки мужчины «Эдинбургскую модульную ручную систему». В отличие от существовавших ранее протезов, эта бионическая рука состояла из микрочипов, шестеренок и моторчиков, которые позволяли удерживать конечность в разных позициях. При помощи искусственной руки, Роберт Кэмпбелл мог снова вести обычную жизнь без особых ограничений. Само собой разумеется, он был включен в Книгу рекордов Гиннесса.
Самые популярные протезы рук и ног
Современные бионические протезы имеют разную конструкцию и принципы работы, все зависит от модели. Существуют варианты, которые движутся за счет активности оставшихся мышц. Более продвинутые модели оснащены датчиками, реагирующими на нервные импульсы — они могут воспроизводить даже мелкую моторику рук. Есть и протезы, которые будто бы сошли с фантастических фильмов, потому что работают буквально читая мысли человека. В будущем таких моделей должно стать больше, потому что основанная Илоном Маском компания Neuralink разрабатывает интерфейс для создания прямой связи между головным мозгом человека и компьютером. В этом деле она уже достигла больших успехов.
В будущем бионическими протезами можно будет управлять силой мысли
Первая в мире коммерчески доступный протез руки был разработан компанией Touch Bionics в 2007 году. Он получил название i-limb и заменял собой утраченную кисть руки — для крепления была предусмотрена специальная гильза. Благодаря массе в 25 килограммов (для тех времен это отличный результат) и наличию тонких пальцев, протез позволял хватать любые предметы. Владельцы могли как есть пищу при помощи столовых приборов, так и пользоваться компьютерной мышкой и завязывать шнурки на обуви.
Бионическая рука i-limb
В 2016 году Touch Bionics была куплена исландской фирмой Össur. Помимо нее, испанцы купили еще десяток производителей протезов, благодаря чему стала лидером в этой сфере. По данным за 2019 год, капитализация компании Össur составляет более 450 миллионов долларов.
Процесс использования бионического протеза от компании Esper Bionics
Работы по улучшению бионических протезов ведутся постоянно. На данный момент многие инженеры хотят сделать так, чтобы через искусственные руки и ноги можно было чувствовать боль. Дело в том, что неприятные ощущения играют в нашем организме защитную функцию, предупреждая об опасности. О перчатке, которая может наделить протезы чувствительностью, вы можете почитать тут. Также читайте материал о протезе ноги с самой реалистичной ступней — чем эта деталь улучшает ходьбу?
Протез ноги с самой реалистичной ступней
Сколько стоят протезы рук и ног?
По данным аналитической компании Frost & Sullivan, стоимость современных бионических протезов составляет от 5 до 50 тысяч долларов. Цена прямо зависит от обширности списка предоставляемых ими возможностей, скорости работы, мощности, качества материалов и других параметров. В пересчете на наши деньги получается, что в России бионические протезы стоят от 300 тысяч рублей.
Бионический протез ноги
КОМПАНИЯ TESLA СКОРО ПРЕВРАТИТСЯ В ПРОИЗВОИТЕЛЯ РОБОТОВ. ВОТ ПОДРОБНОСТИ
Как живут люди с протезами?
Иногда люди с современными протезами рук достигают больших высот. В качестве примера можно привести профессора Хью Герра (Hugh Herr), который при помощи своих протезов ног ведет активный образ жизни, занимаясь скалолазанием и другими видами спорта.
Хью Герр занимается скалолазанием
Еще один хороший пример — барабанщик Джейсон Барнс (Jason Barnes), который потерял нижнюю часть правой руки в результате несчастного случая в 2012 году. Знакомые инженеры помогли ему создать протез для игры на барабанах и теперь он может играть точнее и быстрее, чем коллеги.
Игра барабанщика Джейсона Барнса
Протезы рук и ног могут быть настолько красивыми, что превращают своих владельцев в супермоделей. В 2012 году девушка Лорен Вассер (Lauren Wasser) лишилась ноги из-за токсического шока, вызванного тампоном. Сегодня она известна в мире моды как «девушка с золотыми ногами», потому что использует протезы золотого цвета.
Фотомодель Лорен Вассер
Некоторые люди изготавливают протезы самостоятельно. Например, школьник Дэвид Агуилар (David Aguilar) сделал себе искусственную руку из деталей конструктора LEGO Technics. Подробнее об этом умельце мы писали тут. Сегодня он уже совсем взрослый мужчина.
Помимо протезов для утраченных конечностей, существуют экзоскелеты. Они могут позволить здоровым людям быстрее бегать и поднимать тяжести. Например, есть устройство, которое позволяет поднимать грузы массой до 90 килограммов.
Свободное общение и обсуждение материалов
Как мы все с вами знаем, в современной медицине давно применяется метод трансплантации органов, который спасает множество человеческих жизней. Трансплантолог…
Знаете ли вы, что клетки человеческого организма умеют исследовать окружающую среду и передвигаться по ней? 🔬 Для этого они пользуются «щупальцами», о которых ученые недавно узнали несколько интересных подробностей.
Роботы, роботы. Все вокруг говорят о роботах. Говорят, что умные машины, способные выполнять практически любую работу лучше человека, со временем отберут у н…
FISHKINET
Из видео видно, что протез парня, созданный из бывшего Lego-вертолёта, действительно работает, помимо ротационных и сгибающих функций, которые имеются в изделии, он также смог соорудить вполне себе функциональную кисть, с помощью которой можно подбирать разные предметы.
Смотреть с 0:30
«Когда я двигаю рукой, рука открывается и закрывается, что позволяет мне брать вещи, — рассказывает молодой человек. — С такой игрушкой мне удалось достичь своей мечты».
Этим своим изобретением парень очень удивил не только родственников, которые знали о страсти Дэвида к конструктору, но и многих пользователей Сети.
На данный момент парень ещё учится в школе, но уже сейчас у него есть мечта стать авиационным инженером. И это его желание вполне понятно, ведь у него настоящий талант к собиранию разных безделушек, и это невзирая на то, что юноша практически полностью лишён одной конечности.
АНТИФИШКИ
Всё о политике в мире
если это Lego - то я паровоз. Lego - это х.у.ет.а, в которой нет НИ ОДНОГО болтика с гаечкой. Так что вся эта конструкция совершенно другой конструктор.
Да ладно вам гамном плеваться. Ну у парня дефект руки. Ну ищет он варианты. Пока изучает (что немаловажно) робототехнику, механику. Может он дальше станет неплохим спецом? Ну вот почему просто не пожелать человеку удачи? Так неееет. Мы тут выбздимся на лего! Хотя конструктивно (на сколько я знаю) из этого конструктора можно собрать довольно монолитную модель. Нет, дрова колоть не получится, но соединения деталей в определенных механизмах неплохи. Кароч, завязывайте гундеть и пожелайте счастья парняге, ведь в конце концов он не в цирке уродов и пиво на пенсию по инвалидности от государства не глушит.
Студент Дэвид Агилар из Университета Андорры прославился на весь мир своими уникальными изобретениями. Юноша создал действующие протезы рук из элементов Lego.
Дэвид, который страдает синдромом Поланда, когда-то сделал такой протез себе, а недавно Агилар попал во все новостные ленты, после того как создал такой же протез для восьмилетнего мальчика-инвалида из Казахстана.
Вдохновляющая история Дэвида Агилара
Дэвиду Агилару было всего пять лет, когда он впервые открыл для себя Lego. Поскольку Дэвид родился с недоразвитой правой рукой (вместо предплечья у него лишь частичная беспалая кисть), то первой его детской фантазией стала идея создать протез, который заменит ему руку. Четыре года спустя мечта воплотилась в реальность.
Сейчас Дэвид получает диплом специалиста по биоинженерии и мечтает работать по специальности, чтобы помогать детям, которые, как и он, родились другими.
У этого 22-летнего студента, который был одержим роботами с детства, мало свободного времени:
- он выступает с мотивационными речами,
- написал книгу,
- принял участие в конференции по инновациям, организованной НАСА.
Как вспоминает Дэвид, работа над изобретениями из Lego помогала ему уходить в другой мир, где нет насмешек и издевательств сверстников.
"Когда я был подростком, я продолжал играть с Lego, потому что это был способ бегства, это помогало мне игнорировать насмешки, с которыми приходилось мириться каждый день", — сказал он в интервью AFP.
В подростковом возрасте он создал канал на YouTube, назвав себя Hand Solo по аналогии с Ханом Соло, пилотом-контрабандистом из "Звёздных войн".
Со временем он отточил свои навыки, и к 17 годам ему удалось создать полностью функционирующий протез Lego, с помощью которого он даже смог отжиматься на руках.
Его последняя версия протеза MK5 уже близка к идеалу: стальная гладь роботизированной руки, длинные бледно-голубые "пальцы".
Привыкнув жить без предплечья, Агилар не использует протез каждый день, но он знает, что есть люди, которым нужны такие изобретения. Тем более современные протезы могут стоить тысячи евро, поэтому многие не могут себе позволить их купить.
"С тех пор, как я сделал первый протез, я понял, что могу помочь другим людям", — сказал он.
История мальчика-инвалида из Казахстана
"Протезы в основном стандартные, они большие и тяжёлые, что неприемлемо для позвоночника маленького ребёнка", — сказала она.
Семья Зауры уже два года проживает в Страсбурге, поскольку её муж занял дипломатический пост в Консульстве Казахстана.
Агилар пообещал попробовать, и в конце августа Бектемисова и её сын поехали в Андорру, крошечное княжество в Пиренейских горах, зажатое между Испанией и Францией, чтобы встретиться с ним и опробовать новый протез.
Это лёгкое устройство, полностью сделанное из Lego, имеет на конце захват, похожий на клещи, Бекнур может управлять им с помощью шнура, которым манипулирует его левая ступня.
"Теперь я могу хватать вещи рукой, раньше я не мог", — лучезарно улыбается Бекнур, бросая мяч своему брату.
А Дэвид окрылён маленькой победой и готов к новым изобретениям, ведь если удалось помочь одному ребёнку, то удастся осчастливить и других.
Читайте также: