LUKE Arm¶

LUKE Arm (полное название — DEKA Arm System) — это многофункциональный протез руки, разработанный компанией DEKA Research and Development под руководством американского изобретателя Дина Камена. Протез предназначен для людей с ампутациями верхних конечностей на уровне плеча, предплечья или кисти и представляет собой систему, управляемую электрическими сигналами, генерируемыми мышцами культи (миоэлектрический интерфейс). Название «LUKE» является отсылкой к персонажу Люку Скайуокеру из киносаги «Звёздные войны», который получил бионическую руку после травмы.

¶История разработки

Проект LUKE Arm был инициирован в 2005 году Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов США (DARPA) в рамках программы Revolutionizing Prosthetics. Целью программы было создание протеза, который по функциональности и управляемости приближался бы к естественной человеческой руке. Разработкой занялась компания DEKA Research and Development, ранее известная созданием сегвея и инвалидной коляски iBOT.

В 2008 году был представлен первый прототип, который прошёл клинические испытания с участием добровольцев. В 2014 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило LUKE Arm для коммерческого использования. В 2017 году компания DEKA начала поставки протеза в медицинские учреждения.

В России LUKE Arm не получил широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности интеграции с существующей системой протезирования. Вместо этого в стране активно разрабатываются собственные миоэлектрические протезы, такие как «Страдивари» (ООО «Моторика») и «Киби» (ООО «Бионик»).

¶Устройство и принцип работы

¶Механическая конструкция

LUKE Arm состоит из нескольких модулей:

Плечевой модуль — обеспечивает вращение в плечевом суставе (сгибание/разгибание, отведение/приведение).
Локтевой модуль — отвечает за сгибание и разгибание предплечья.
Запястный модуль — позволяет вращать кисть (пронация/супинация) и изменять её положение.
Кисть — оснащена тремя пальцами (большой, указательный, средний) и двумя дополнительными (безымянный, мизинец), которые могут сгибаться и разгибаться независимо.

Каждый модуль приводится в движение электродвигателями, которые управляются микропроцессором. В протезе используются датчики силы и положения, что позволяет регулировать силу захвата в зависимости от типа объекта (например, яйцо или молоток).

¶Система управления

Управление LUKE Arm осуществляется через миоэлектрические датчики, которые считывают электрические сигналы с мышц культи. Датчики размещаются на поверхности кожи в специальной гильзе. Сигналы обрабатываются микропроцессором, который интерпретирует их как команды для выполнения определённых движений.

Пользователь может выполнять до 10 различных типов захватов и движений, включая:

Точный захват (пинцетный) — для удержания мелких предметов (ручка, монета).
Силовой захват — для удержания тяжёлых предметов (бутылка, гантель).
Крюковой захват — для переноски сумок или ведер.
Указательный жест — для нажатия кнопок или использования сенсорного экрана.

Для переключения между режимами используется специальное приложение на смартфоне или жесты культи (например, двойное сокращение мышцы).

¶Энергопитание

Протез работает от литий-ионного аккумулятора, который размещается в отдельном блоке на поясе или в кармане. Полного заряда хватает на 8–12 часов непрерывной работы в зависимости от интенсивности использования.

¶Преимущества и ограничения

¶Преимущества

Высокая функциональность — LUKE Arm позволяет выполнять широкий спектр повседневных задач, включая завязывание шнурков, приготовление пищи и работу с инструментами.
Интуитивное управление — система быстро адаптируется к индивидуальным особенностям мышц пользователя.
Обратная связь — встроенные датчики передают информацию о силе захвата и положении пальцев, что улучшает контроль.

¶Ограничения

Высокая стоимость — цена протеза составляет от 50 000 до 100 000 долларов США в зависимости от конфигурации.
Вес — LUKE Arm весит около 4–5 кг, что может вызывать утомление при длительном ношении.
Сложность обслуживания — для ремонта и настройки требуется специализированное оборудование и обученный персонал.
Ограниченная доступность — протез официально одобрен только в США и нескольких странах Европы.

¶Применение

LUKE Arm используется в основном в реабилитационных центрах и клиниках протезирования. Пациенты проходят курс обучения, который включает тренировки по управлению протезом и адаптацию к его использованию в быту.

В 2020 году протез был протестирован в рамках программы NASA по подготовке астронавтов с ампутациями к работе в условиях невесомости. Результаты показали, что LUKE Arm может быть эффективен в космических миссиях, но требует доработки для работы в экстремальных условиях.

¶Критика и перспективы

Основной критике подвергается высокая стоимость LUKE Arm, которая делает его недоступным для большинства пациентов. Кроме того, некоторые пользователи отмечают, что протез не обеспечивает полной тактильной обратной связи (ощущения прикосновения, температуры), что ограничивает его функциональность.

В 2023 году компания DEKA объявила о разработке новой версии протеза с улучшенной системой управления и сниженным весом. Параллельно ведутся исследования по интеграции нейроинтерфейсов, которые позволят управлять протезом напрямую через нервные сигналы.

¶См. также

¶Источники

DEKA Research and Development. «LUKE Arm System: User Manual». 2017.
FDA. «Premarket Approval (PMA) for DEKA Arm System». 2014.
DARPA. «Revolutionizing Prosthetics Program: Final Report». 2012.
«Протезирование верхних конечностей: современные технологии и перспективы». Журнал «Медицинская техника», 2021.
«LUKE Arm: A Review of Design and Clinical Outcomes». Journal of Prosthetics and Orthotics, 2019.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →