Naukowiec z PW w zespole tworzącym bioniczną protezę ręki

Dr inż. Krzysztof Mianowski wziął udział w projekcie zespołu naukowców z Politechniki Wrocławskiej, który tworzy bioniczną protezę ręki. Ma ona wspierać osoby po amputacjach przedramienia. Urządzenie jest już prawie gotowe - testy z udziałem pacjentów mają ruszyć pod koniec tego roku. Pracami naukowców z Wrocławia kieruje dr inż. Andrzej Wołczowski.

Proteza powstaje z myślą o osobach po amputacji ręki na poziomie przedramienia (tzw. amputacja transradialna), zarówno jedno- jak i obustronnej. Innowacyjna proteza pozwala na wykonywanie różnorodnych chwytów i manipulacji dzięki zaawansowanemu sterowaniu biosygnałami. Sygnały te są odbierane bezpośrednio z kikuta amputowanej kończyny, a następnie analizowane za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji w celu określenia jego intencji odnośnie działań protezy. Istotnym wyzwaniem, poza algorytmami AI, jest interfejs mechaniczno-informatyczny pomiędzy pacjentem a protezą, a także sama dłoń umożliwiająca zręczne chwytanie i manipulację przedmiotami. Dr Mianowski uczestniczył w realizacji obu tych tematów, wspierając projekt swoją ekspercką wiedzą w zakresie biomechaniki.

- Efektem projektu ma być aktywna, napędzana elektrycznie proteza przedramienia ręki człowieka zakończona zręczną sztuczną dłonią sterowaną potencjałami pobieranymi z pozostałych fragmentów mięśni pacjenta będącego po resekcji przedramienia. Moją rolą w projekcie było opracowanie części mechanicznej projektu obu części protezy, tj. aktywnej protezy łokcia i protezy sztucznej dłoni oraz wykonanie ich prototypów z wykorzystaniem nowoczesnych technologii – mówi dr inż. Krzysztof Mianowski z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej.

Jak działa bioniczna proteza ręki?

Cała proteza waży ok. 500 g, a maksymalna siła jej uchwytu ma wynosić ok. 100 N. Projekt pozwala na personalizację protezy - może ona być dopasowana do prawej lub lewej ręki, kształtu kikuta oraz sylwetki pacjenta.

Nowoczesna dłoń bioniczna opracowywana przez naukowców ma aż dziewięć aktywnych stopni swobody – niezależnie napędzanych stawów, które umożliwiają swobodne, płynne ruchy. Proteza jest sterowana biosygnałami, które pobierane są bezinwazyjnie bezpośrednio z kikuta, co zapewnia bardziej naturalne sterowanie niż w przypadku dostępnych obecnie na rynku rozwiązań. Dodatkowo sygnały te można pobudzać za pomocą tzw. „ruchów fantomowych” kończyny, co wspomaga rehabilitację układu nerwowego i pomaga pacjentowi lepiej radzić sobie z poczuciem utraty ręki.

- Obejma ramienia została opracowana „na miarę” z uwzględnieniem rzeczywistej geometrii ramienia pacjenta w celu zapewnienia wygody i komfortu użytkowania. Natomiast opracowana proteza sztucznej dłoni jest bardziej uniwersalna. W odróżnieniu od istniejących rozwiązań posiada bardziej rozbudowany schemat kinematyczny oraz większą liczbę stopni swobody, co ma zapewnić możliwość obsługi bardziej skomplikowanych zadań manipulacyjnych. Zarówno nasada dłoni jak i palce mają wbudowane czujniki nacisku oraz precyzyjne czujniki położenia, co ma zapewnić pacjentowi tzw. sztuczne czucie oraz precyzyjniejsze sterowanie w trakcie manipulacji obiektami złożonymi o skomplikowanym kształcie – wyjaśnia dr Mianowski.

Więcej informacji o projekcie można uzyskać na stronie Politechniki Wrocławskiej.