Newsy

Proteza z grafenowym czujnikiem poprawi komfort życia osób pozbawionych ręki. Pozwala wykonywać precyzyjne ruchy, a nawet odczuwać dotyk

2018-04-04  |  06:00

Bioniczne protezy rąk stają się coraz doskonalsze. Naukowcy opracowują urządzenia, które umożliwiają już poruszanie każdym palcem osobno, oddają zmysł dotyku i kontrolowane są za pomocą myśli. Przyszłością protetyki może okazać się grafen. Zbudowane z tego materiału czujniki zamontowane w bionicznej ręce pozwolą na bardziej precyzyjne niż dotychczas posługiwanie się protezą. Zapotrzebowanie na nowoczesne protezy jest bardzo duże. W samych Stanach Zjednoczonych przeprowadza się rocznie ok. 185 tys. amputacji.

Na rynku protez pojawiają się coraz doskonalsze rozwiązania. Proteza BeBionic jest wyposażona w osobne silniki dla każdego z palców, dzięki czemu ruch jest dobrze skoordynowany i realistyczny, a poruszanie protezą pozwala skutecznie chwytać różne przedmioty. Proteza BeBionic dobrze sprawdza się również w czynnościach wymagających precyzji.

Na Georgia Tech College of Design w USA powstała proteza dla muzyka Jasona Barnesa, który stracił rękę w wypadku. Pierwotnie opracowane ramię protetyczne pozwalało jednak tylko na grę na perkusji. Kolejnym krokiem było opracowanie protezy umożliwiającej grę na instrumentach klawiszowych. Naukowcy usiłowali wykorzystać do jej produkcji czujniki elektromiogramu (EMG), jednak okazały się zbyt mało precyzyjne. Ostatecznie opracowano protezę, w której połączono ocalałe po amputacji mięśnie odpowiedzialne za ruchy palców z protezą za pomocą sygnałów ultradźwiękowych. Muzyk obecnie znów koncertuje.

Przełomem w precyzji ruchów wykonywanych przez protezy może okazać się grafen. Opracowywana przez Włoski Instytut Technologiczny protetyczne ramię z grafenowymi czujnikami, ma znacząco poprawić komfort życia osób pozbawionych ręki.

– Ta sztuczna ręka jest kontrolowana przez czujniki zdolne wykrywać ruchy mięśni ramienia. Informacje transmitowane są bezpośrednio do urządzenia. Aby zapewnić lepszy kontakt i większy komfort pacjenta do czujnika dodaliśmy grafen – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Manuel Crugliano z Włoskiego Instytutu Technologicznego.

Zastosowany w protezie grafen pozwoli nie tylko kontrolować ruchy sztucznej ręki za pomocą myśli (dzięki połączeniom nerwowym), ale również pozwoli na odczuwanie wrażenia dotyku. Już w 2014 roku powstał prototyp pierwszej „czującej” ręki bionicznej. Jej skuteczność odczuwania sięgała 78 proc. w przypadku oceny twardości dotykanego przedmiotu i 88 proc. w przypadku rozpoznawania konkretnych przedmiotów. Niestety, początkowo aparatura służąca do kontrolowania protezy była zbyt duża, by urządzenie mogło funkcjonować poza laboratorium.

– W pierwszym prototypie użyliśmy tylko dwóch czujników, więc ręka mogła się tylko otwierać i zamykać. W następnym, który zostanie wkrótce zaprezentowany, użyliśmy paska z grafenem i kolejnego czujnika. Może on również poruszać nerwami. Dodaliśmy pełny ruch dłoni oraz możliwość komfortowego noszenia tej protezy przez cały dzień – twierdzi naukowiec.

Najnowsze podejście do odczuwania dotyku przez osoby z protezą polega na wysyłaniu wibracji, które wywołują efekt propriocepcji, czyli czucia głębokiego. Proteza skonstruowana przez Cleveland Clinic w stanie Ohio pozwala nie tylko poczuć dotykany obiekt, ale również eliminuje konieczność patrzenia na dotykany przedmiot, co było do tej pory jedną z barier w komfortowym korzystaniu z protez. Urządzenie generujące wibracje jest na tyle małe, że może być montowane bezpośrednio w protezie.

Barierą wciąż pozostaje wprowadzanie najnowszych rozwiązań naukowych na rynek oraz dostarczanie ich potrzebującym pacjentom. Naukowcy z Cleveland Clinic skupiają się obecnie na badaniach, czy ich technologia wibracji może pomóc także osobom z np. amputowanymi nogami.

Badacze z Włoskiego Instytutu Technologicznego natomiast swoją protezę z grafenu chcą wprowadzić na rynek w najbliższym czasie.

– Prezentację prototypu planujemy w najbliższych dniach. Potem w fazie testów zaczniemy oferować go pacjentom, którzy będą potrzebować takiego sztucznego ramienia. Koszty produkcji są tylko nieznacznie wyższe niż normalnej protezy, więc urządzenie ma być dostępne dla większości pacjentów – przekonuje Manuel Crugliano.

Według Grand View Research, światowy rynek robotycznych protez był w 2016 roku wyceniany na ponad 790 mln dolarów. W samych tylko Stanach Zjednoczonych rocznie przeprowadza się około 185 tys. amputacji.

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Infrastruktura

Prąd z największej prywatnej inwestycji energetycznej w Polsce popłynie w 2027 roku. Polenergia dostała właśnie potężny zastrzyk finansowania

Polenergia S.A. i Bank Gospodarstwa Krajowego podpisały umowę pożyczki ze środków Krajowego Planu Odbudowy (KPO) na budowę morskich farm wiatrowych. Finansowanie wyniesie 750 mln zł i zostanie wykorzystane do budowy dwóch farm o łącznej mocy 1440 MW. Największa prywatna grupa energetyczna w Polsce realizuje ten projekt z norweskim Equinorem. Prace związane z budową fundamentów turbin na Bałtyku mają się rozpocząć w 2026 roku. Projekty offshorowe będą jednym z filarów nowej strategii Polenergii, nad którą spółka właśnie pracuje.

Przemysł

Polskie firmy przemysłowe bardziej otwarte na technologie. Sztuczną inteligencję wdrażają z ostrożnością [DEPESZA]

Innowacje cyfrowe w przemyśle, choć wiążą się z kosztami i wyzwaniami, są jednak postrzegane przez firmy jako szansa. To podejście przekłada się na większą otwartość do ich wdrażania i chęć inwestowania. Ponad 90 proc. firm przemysłowych w Polsce, które wprowadziły co najmniej jedno rozwiązanie Przemysłu 4.0, dostrzega wyraźną poprawę efektywności procesów produkcyjnych – wynika z nowego raportu Autodesk. Choć duża jest wśród nich świadomość narzędzi opartych na sztucznej inteligencji, na razie tylko 14 proc. wykorzystuje je w swojej działalności.

Farmacja

Antybiotykooporność coraz poważniejszym problemem. Wyizolowane ze śliny peptydy mogą się sprawdzić w walce z bakteriami wielolekoopornymi

Poszukiwanie alternatyw dla antybiotykoterapii nabiera coraz większego tempa. Duże nadzieje, zwłaszcza w kontekście szczepów wielolekoopornych, naukowcy wiążą z bakteriocynami i bakteriofagami. Badacz z Uniwersytetu Wrocławskiego prowadzi prace nad bakteriocyną, będącą peptydem izolowanym z ludzkiej śliny. Za swoje badania otrzymał Złoty Medal Chemii. Tymczasem problem antybiotykooporności może wynikać w dużej mierze z niewiedzy. Z Eurobarometru wynika, że tylko połowa Europejczyków zdaje sobie sprawę, że antybiotyki nie są skuteczne w walce z wirusami.

Szkolenia

Akademia Newserii

Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.