Лишиться конечности и стать инвалидом — трагедия для каждого человека, и таких трагедий ежегодно происходит миллионы. Еще со времени зарождения первых цивилизаций человечество стремилось хоть как-то облегчить жизнь людей, утративших ту или иную часть своего тела. Для этого стали использовать различные протезы — чаще всего рук или ног, хотя есть еще и зубное протезирование, но назвать инвалидом человека с утраченным зубом вряд ли можно.
Протезы древности
Первые искусственные заменители конечностей, известные археологам, обнаружены в Египте и им не менее 3 000 лет. Однако протезы античности могли лишь помочь человеку при передвижении или при выполнении каких-либо примитивных действий, вроде захвата крюком. Материалом для изготовления таких протезов практически всегда было дерево.
Крепление протеза на ноге мумии. По мнению учёных человек, носивший этот протез лишился большого пальца ноги вследствие гангрены, развившейся из-за диабета. Источник изображения: Egyptian Museum, Cairoона
Средние века трудно назвать временем расцвета наук — в то время медики довольно часто предпочитали ампутировать больную конечность, нежели пытаться вылечить человека другим способом. Понятное дело — при такой ситуации и протезирование было востребовано.
Крюки для захвата и ношения сумок приобретали все большую популярность, но богатым дворянам того времени этих функций конечно же не хватало. Для них стали изготавливать протезы с пальцами, которые могли сжиматься в кулак при помощи специального рычажка.
Протез руки рыцаря Гетца фон Берлихингена, около 1530 г.
Есть сведения, что некоторые рыцари при помощи подобных протезов могли держать оружие, а протез шевалье Готфрида позволял владельцу даже пользоваться письменными перьями.
18 век приносит расцвет инженерной мысли, а вместе с этим начинается развитие функциональности протезов. У них увеличивается количество частей, появляются различные шарнирные соединения, управляемые с помощью жестких тяг и гибких тросиков. В протезах рук в ладонях создаются специальные отверстия благодаря которым крепятся насадки, позволяющие пользоваться пером, ложкой и вилкой.
Как работают современные бионические протезы
В 20 веке появляются многофункциональные протезы позволяющие выполнять различные виды довольно сложных работ, активно заниматься спортом. В качестве материала для протезирования начинает активно использоваться пластмассы, различные облегченные сплавы, резина, стеклопластик и силикон, карбон и кевлар. Протезы рук и ног становятся очень похожи на обычные конечности.
Конец прошлого века принес настоящий прорыв в деле протезирования. На стыке биологии, инженерии и медицины появляется новая наука — бионика, благодаря которой на помощь людям приходит совершенно новый вид протезов — бионический. Эти протезы являются сложными мехатронными системами, управляемыми электроникой и выполняющие ряд сложных функций. Первый из них был создан в 1993 году.
Принцип работы бионических протезов основан на считывании импульсов подаваемых нервной системой человека. Это считывание выполняется посредством электродов и специальных датчиков, которые вживляются либо в саму культю поврежденной руки или ноги, либо непосредственно под головную кожу. Вот демонстрация того, на что способен современный бионический протез руки:
Электроды перенаправляют считанный импульс в микропроцессор (фактически "мозг" протеза), который обрабатывает полученный сигнал благодаря разработанным компьютерным алгоритмам, а затем формирует соответствующие команды. Эти команды передаются на специальные микромоторы, которые приводят в действие подвижные части протезов. Механическая часть искусственного органа имеет кроме электродвигателей различные шарниры и приводы обеспечивающие подвижность, а также гидро- и пневмоамортизаторы, которые уменьшают нагрузку на суставы.
Источник изображения: 3dprintingmedia.network
К вышесказанному хочется добавить, что не стоит думать будто бы бионические протезы исчерпываются заменителями конечностей. Уже появились протезы с успехом заменяющие межпозвоночные диски и даже (правда менее успешно) имитирующие работу человеческого глаза.