Американский скалолаз, у которого нет обеих ног. Сегодня он разрабатывает протезы и посвятил свою жизнь поиску "совершенных протезов".
Вряд ли 17-летний Хью в далеком 1982-м знал, чем закончится тот зимний поход в горы. Разыгралась сильная буря, и они с другом заблудились, сбились с маршрута и провели три ночи при температуре −29 °C. В итоге сильнейшие обморожения отняли у Хью обе ноги. Но смогло ли отсутствие ног остановить его от того, чтобы заниматься альпинизмом?
Родился Хью Герр (Hugh Herr) в 1964 году в Ланкастере, штат Пенсильвания (Lancaster, Pennsylvania). Он рос одним из пяти детей в семье, был младшим, и с ранних лет мальчика начали манить горы. Он начал восхождения в возрасте 8 лет, и в стль нежном возрасте сумел подняться на гору Mount Temple в Канадских Скалистых горах (Canadian Rockies) высотой 3,544 м. К 17 годам Герра уже знали как одного из самых талантливых молодых альпинистов США.
В январе 1982-го Герр был членом экспедиции на гору Вашингтон (Mount Washington) в штате Нью-Хэмпшир (New Hampshire). Погода внезапно испортилась, и вместе со своим приятелем Джеффом Батцером (Jeff Batzer) Хью сбился с маршрута. Парни провели в пещере при температуре −29 °C три ночи, получив страшные обморожения. Но они выжили, и это было чудом. Спасательная операция была невероятно сложной – один из спасателей-волонтеров погиб при сходе лавины. Позднее обмороженных альпинистов доставили в больницу, где Джеффу ампутировали пальцы правой ноги, часть левой ноги и пальцы правой руки. Хью Герр лишился обеих ног.
Несколько месяцев после ампутации ушло на восстановление и осознание своей новой реальности, а потом Герр очень удивил всех – и родных, и врачей. Он снова начал собираться в горы. Это казалось немыслимым – едва оправившись от страшной травмы, он снова добровольно шел на тот же самый риск. Но остановить Хью было совершенно невозможно – он твердо решил, что скалолазом он все равно останется, независимо от количества рук и ног.
Со временем протезы становились все более и более сложными и "умными", и протезы Хью специально разрабатывались для него и под его нужды. Кстати, он и сам принимал самое деятельное участие в разработках, а позднее связал с этой областью науки и всю свою жизнь.
Его сегодняшние бионические ноги разработаны в знаменитом Массачусетском Технологическом Институте (MIT), и сам Хью является профессором в этом заведении. Он является руководителем группы "Biomechatronics research group" в знаменитой лаборатории MIT Media Lab, а, кроме того, занят в программах Media Arts and Sciences и в Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology.
У Хью Герра множество наград – "Spirit of Da Vinci Award", "TIME magazine Top Ten Inventions", "13th Heinz Award in Technology, the Economy and Employment" и другие.
Он имеет не менее 10 различных патентов и написал около 60 работ. Цель Хью Герра – разработать такие протезы и устройства, которые навсегда победят такой недуг человека, как любого рода инвалидность. Герр уверен, что будущее протезов невероятно обширно, ведь, как говорит сам профессор, "бионические протезы бессмертны".
Известно, что Хью женат на писательнице Патрисии Эллис Герр (Patricia Ellis Herr) и у них есть две дочери. О ранних восхождениях и приключениях мужа Патрисия написала в своей книге "Up: A Mother and Daughter"s Peakbagging Adventure".
Хью Герр создает следующее поколение бионических конечностей, роботизированных протезов, вдохновленных проектами самой природы. Герр потерял обе ноги в несчастном случае во время скалалазания 30 лет назад; сейчас, в качестве главы группы биомехатроники при MIT Media Lab (MIT Media Lab’s Biomechatronics group), он представляет свои невероятные технологии в выступлении, которое одновременно и техническое, и глубоко личное - с помощью балерины Адриан Хаслет–Дэвис, которая потеряла левую ногу в 2013 году во время взрыва на Бостонском Марафоне, и которая, впервые с тех пор, выступает на сцене TED.
Смотрим видео под катом …
Вряд ли 17-летний Хью в далеком 1982-м знал, чем закончится тот зимний поход в горы. Разыгралась сильная буря, и они с другом заблудились, сбились с маршрута и провели три ночи при температуре −29 °C. В итоге сильнейшие обморожения отняли у Хью обе ноги. Но смогло ли отсутствие ног остановить его от того, чтобы заниматься альпинизмом?
Родился Хью Герр (Hugh Herr) в 1964 году в Ланкастере, штат Пенсильвания (Lancaster, Pennsylvania). Он рос одним из пяти детей в семье, был младшим, и с ранних лет мальчика начали манить горы. Он начал восхождения в возрасте 8 лет, и в стль нежном возрасте сумел подняться на гору Mount Temple в Канадских Скалистых горах (Canadian Rockies) высотой 3,544 м. К 17 годам Герра уже знали как одного из самых талантливых молодых альпинистов США.
В январе 1982-го Герр был членом экспедиции на гору Вашингтон (Mount Washington) в штате Нью-Хэмпшир (New Hampshire). Погода внезапно испортилась, и вместе со своим приятелем Джеффом Батцером (Jeff Batzer) Хью сбился с маршрута. Парни провели в пещере при температуре −29 °C три ночи, получив страшные обморожения. Но они выжили, и это было чудом. Спасательная операция была невероятно сложной – один из спасателей-волонтеров погиб при сходе лавины. Позднее обмороженных альпинистов доставили в больницу, где Джеффу ампутировали пальцы правой ноги, часть левой ноги и пальцы правой руки. Хью Герр лишился обеих ног.
Несколько месяцев после ампутации ушло на восстановление и осознание своей новой реальности, а потом Герр очень удивил всех – и родных, и врачей. Он снова начал собираться в горы. Это казалось немыслимым – едва оправившись от страшной травмы, он снова добровольно шел на тот же самый риск. Но остановить Хью было совершенно невозможно – он твердо решил, что скалолазом он все равно останется, независимо от количества рук и ног.
Со временем протезы становились все более и более сложными и ‘умными’, и протезы Хью специально разрабатывались для него и под его нужды. Кстати, он и сам принимал самое деятельное участие в разработках, а позднее связал с этой областью науки и всю свою жизнь.
Его сегодняшние бионические ноги разработаны в знаменитом Массачусетском Технологическом Институте (MIT), и сам Хью является профессором в этом заведении. Он является руководителем группы ‘Biomechatronics research group’ в знаменитой лаборатории MIT Media Lab, а, кроме того, занят в программах Media Arts and Sciences и в Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology.
У Хью Герра множество наград – ‘Spirit of Da Vinci Award’, ‘TIME magazine Top Ten Inventions’, ’13th Heinz Award in Technology, the Economy and Employment’ и другие.
Он имеет не менее 10 различных патентов и написал около 60 работ. Цель Хью Герра – разработать такие протезы и устройства, которые навсегда победят такой недуг человека, как любого рода инвалидность. Герр уверен, что будущее протезов невероятно обширно, ведь, как говорит сам профессор, ‘бионические протезы бессмертны’.
Наверное, мало кто будет отрицать, что технологии тесно “влились” в нашу жизнь. Большую часть своего времени, мы остаемся на связи. Мы отправляем электронную почту, “постим” в соц. сети, банально звоним и отправляем смс. И если сейчас, вопрос связи между людьми, уже не стоит так остро, как скажем лет десять назад, то все еще существует огромная “куча” проблем, с которыми нам предстоит столкнуться. Сегодня я расскажу вам про одного из немногих, кто стоит на “передовой” таких решений.
Кто-то из вас мог легко спутать обложку этого журнала с одним из рекламных плакатов “Deus EX: Human Revolution”, и вы не слишком далеки от истины. Хью Герр(Hugh Herr) действительно напоминает Дэвида Серифа из Deus Ex, в текущее время он является директором группы ученых из лаборатории “Biomechatronics” в институте MIT. Команда Хью ставит перед собой две задачи, во-первых: вернуть людям, с ограниченными возможностями передвижения в связи с травмой или потерей конечности, возможность двигаться и не уступать здоровым людям, и во-вторых: исследование и разработка технологий, которые позволят расширить физические способности человека.
Чаще всего, когда я вижу новые разработки протезов и прочих приспособлений, я задаюсь вопросом: “А насколько они хороши?”. И Хью, как человек с двумя ампутированными ногами смело показывает всем насколько. Во время просмотра его презентации на TED.com (ссылка будет ниже), я даже не сразу понял, что передо мной выступает человек, у которого нет двух ног. Но “контрольным выстрелом” для меня стало выступление балерины, которая лишилась ноги во время несчастного случая и при помощи протеза, разработанного специально для неё, снова вышла на сцену. Должен заметить, что не каждый здоровый человек умеет так танцевать. Я всем очень советую посмотреть эту презентацию.
Вы, наверное, спросите: “Но чем же разработки Хью, могут быть интересными для обычного здорового человека, помимо своеобразной страховки?”. Для нас с вами интересны, в первую очередь не сами протезы, а те технологии, развитие которых происходит во время исследований. Приведу простой пример – задумайтесь, люди носят обувь уже не одну сотню лет, и до сих пор не могут сделать её так, что бы она не натирала ноги. Даже скроенная конкретно для вас спортивная одежда, может иногда натирать и приносить дискомфорт. А теперь представьте, насколько плотно и точно должен прилегать протез. Команда Хью долгое время проводила исследования тканей человека и их взаимодействия с внешними “телами”. Как оказалось, самым удачным вариантом является такое построение деталей протеза, при котором твердые ткани ноги соприкасаются с мягкими тканями “чулка” протеза и наоборот. Представьте, что в будущем, одежду для вас будут делать 3D сканнер и 3D принтер, так сказать, технологические Армани и Версаче будущего.
Не убедил? Тогда вот вам еще один пример: лаборатория Хью, помимо прочего, занимается разработкой экзоскелетов различной компоновки и разновидностей. Да, этим занимаются многие исследователи, но далеко не многие имеют такой обширный опыт в биомеханике, и умение уместить сложные механизмы протеза в небольшом объеме. И если уж кому и суждено сделать первые “боевые скафандры” Хайнлайна, то мне кажется – команде “Biomechatronics”. Я думаю, если копнуть глубже, то можно найти огромное количество таких примеров, начиная от контроля техники при помощи нервных импульсов, и обратной отдачи от протеза (эта “штука” еще на этапе разработки, но, насколько я слышал, у DARPA уже есть такая технология). Также возникает и ряд вопросов, например – на сколько хватает питания у протеза?.
Еще 10 лет назад мы с трудом могли себе представить, как будем смотреть высококачественные фильмы на смартфонах, используя при этом передачу данных по воздуху. Кто знает, куда скакнет прогресс через 10 лет.
Пару лет назад, опаздывая на очередной деловой завтрак, Хью Хэрр, припарковав свою Honda Accord на стоянке, выскочил из машины и припустил было бегом по тротуару, но буквально через секунду его окликнул полицейский. Страж порядка попросил Хэрра предъявить разрешение на парковку в зоне, отведенной для инвалидов. Когда Хэрр указал на ветровое стекло своей машины, за которым было прикреплено удостоверение инвалида, полицейский смерил его подозрительным взглядом и сухо спросил: «И в чем же состоит ваш физический недостаток?»
Хэрр - высокий, стройный, аккуратно причесанный брюнет - шагнул навстречу полицейскому и совершенно спокойным тоном ответил: «У меня [тут было короткое ругательство] нет ног».
Размыванием понятия «инвалидность» Хэрр, директор группы механотроники при испытательной лаборатории Массачусетского технологического института (МТИ), занимается на протяжении последних 27 лет, причем с нарастающим успехом. Хэрру было 17 лет, когда после неудачного альпинистского восхождения ему ампутировали обе обмороженные голени. Сегодня ему 45, и он один из самых выдающихся в мире специалистов по протезированию. Его цель - сконструировать искусственные нижние конечности, которые лучше настоящих ног. Любимый «подопытный кролик» Хэрра - он сам. «Я считаю, что людей с ограниченными возможностями не бывает, - говорит Хэрр. - Ограниченны лишь возможности технологий».
Хэрр выбирает себе «ноги» в зависимости от потребностей. Обычно он ходит на протезах со спрятанными в туфлях плоскими пружинами из углеродного волокна, но для пробежек трусцой меняет их на длинные карбоновые дуги. Отправляясь покорять горы, Хэрр надевает одну из множества сконструированных им самим пар специальных «ног»: длинные алюминиевые протезы с небольшой резиновой стопой, благодаря которым он превращается в гиганта ростом 2,1 м, протезы со стопой в виде алюминиевых когтей, заменяющих альпинистские кошки, или клиновидные полиэтиленовые протезы-ледорубы. «То, что у меня ампутированы голени, большое преимущество, - говорит Хэрр. - Ведь вместо них в пустоту между моими коленями и землей я могу вставить все, что захочу. Меня ограничивают лишь законы физики и собственная фантазия».
В последние несколько лет фантазия Хэрра работает, что называется, сверхурочно. В 2010 году компания iWalk, которую Хэрр основал в 2006 году, планирует запустить в массовое производство PowerFoot One (по цене $10 000) - самый совершенный в мире роботизированный протез голеностопа.
Большинство протезов стопы топорно крепится к голени под прямым углом. PowerFoot, оснащенный тремя встроенными микропроцессорами и 12 сенсорами, которые замеряют мощность, инерцию и положение стопы, автоматически регулирует угол наклона стопы, жесткость протеза и уровень амортизации 500 раз в секунду. Благодаря сенсорному контуру обратной связи, аналогичному тому, что использует нервная система человека, и библиотеке образцов человеческой походки, PowerFoot подстраивается к ходьбе по склонам, наклоняет мыски при спуске по лестничным ступенькам и даже непринужденно покачивается, когда инвалид сидит, закинув ногу на ногу.
PowerFoot - единственный в мире протез голеностопа, не зависящий от силы человека, который его носит. Оснащенный системой пассивных пружин и 225-граммовой перезаряжаемой литий-фосфат-железной батареей, протез (сделанный из алюминия, титана, пластика и углеволокна) обеспечивает ту же силу отталкивания от земли, что и человеческие мышцы и сухожилия, - 20 Дж. PowerFoot автоматически подстраивает свою мощность под скорость ходьбы, но мощность протеза можно увеличивать или уменьшать и в ручном режиме - при помощи мобильного телефона, оснащенного Bluetooth. Один из инвалидов, участвовавших в тестировании PowerFoot, признался Хэрру, что его здоровая нога часто устает раньше, чем культя, к которой прикреплен протез. «Впервые не человек передвигает протез, а протез передвигает человека», - говорит Хэрр.
Хэрр и сам часто надевает разработанную им новинку. Следующим, кто протестирует PowerFoot, станет Министерство обороны США, которому требуется около 1000 протезов для солдат, лишившихся ног в Ираке и Афганистане. Ведомство по делам ветеранов и армия США входят в число инвесторов, финансирующих научные исследования Хэрра в МТИ.
Хью Хэрром движет отнюдь не только желание заработать. В 1982 году, когда он отморозил ноги, сбившись с пути во время восхождения на гору Вашингтон, один из членов спасательной команды, Альберт Доу, погиб под лавиной. «Я чувствую себя обязанным использовать интеллект и все возможности, какие только у меня есть, чтобы помочь людям. Я воспринимаю это как завещание, оставленное мне Альбертом Доу», - объясняет Хэрр.
Через три месяца после ампутации Хэрр совершил восхождение на гору на обычных протезах. А еще через три месяца Хэрр уже конструировал в мастерской новые протезы, применяя на практике знания, полученные в профессионально-технической школе Ланкастера, где он вырос.
Хэрр, ранее собиравшийся посвятить себя рабочей профессии, превратился в целеустремленного до одержимости студента - он получил диплом инженера-механика в МТИ и докторскую степень Гарварда по биофизике. Однажды, когда во время работы над диссертацией руку Хэрра поразил синдром запястного канала и будущий профессор не мог печатать, он прикрепил к оправе солнцезащитных очков карандаш и продолжил печатать… головой. «Он работает до изнеможения, до полного истощения физических сил, - говорит Роджер Крам, профессор Университета штата Колорадо в Боулдере, бывший коллега Хэрра по Гарварду. - Каждый его шаг продиктован желанием усовершенствовать протезы».
Хэрр также хочет, чтобы люди переосмыслили само понятие «инвалидность». В прошлом году он был в числе ученых, которые подтвердили, что Оскар Писториус, южноафриканский бегун-спринтер, у которого ампутированы обе голени, должен быть допущен к участию в Олимпийских играх.
Испытать «спортивную» дискриминацию Хэрру пришлось на собственной шкуре. Многие ставят под сомнение его заявление о том, что он стал вторым в мире человеком, покорившим без вспомогательного снаряжения манящую всех альпинистов отвесную скалу близ горы Индекс (штат Вашингтон), поскольку во время восхождения пользовался специальными альпинистскими протезами. «Когда человек с ампутированными конечностями просто участвует в состязаниях, все им восхищаются, - комментирует Хэрр. - Но стоит ему начать побеждать, его тут же объявляют мошенником».
Хэрр верит в то, что в ближайшие десятилетия атлеты-параолимпийцы будут регулярно выступать лучше спортсменов-олимпийцев. «Сегодня люди с ограниченными возможностями - это «летчики-испытатели» технологий, которые когда-нибудь будут широко распространены, - объясняет Хэрр. - Искоренение инвалидности и размывание границ между человеком и машиной станет одним из величайших событий XXI века».
Invention: Biomechatronic leg joints
The invention of "bionic" knee and ankle prostheses by American biophysicist Hugh Herr at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) not only allows amputees to pursue fully mobile lifestyles, but even lets them compete as world-class athletes.
Hugh Herr"s "bionic knee", introduced in 2007, enables amputees to walk with a fluid, natural gait thanks to a combination of microprocessors and adaptive impact dampening based on posture and weight distribution. Heralded as a milestone improvement over static, non-adaptive prosthetics such as the rubber Jaipur Foot invented in 1971, the "smart" prosthesis has changed the lives of thousands of amputees worldwide.
Herr and his team at MIT"s Biomechatronics Group achieved their breakthrough by mimicking the knee"s adaptive response to pressure and weight through a magnetic dampening liquid, activated by feedback from sensors placed inside the prosthesis. The prolific inventor also created the BiOM T2, the world"s first battery-powered prosthetic foot and ankle to mimic the function of the foot with a complex network of microprocessors, released in 2010.
Societal benefit
Each year, approximately three to four million people worldwide undergo seriously debilitating amputations, suffering harsh limitations on mobility and lifestyle as a consequence. In the US alone, approximately 185 000 amputations are performed each year. The incidence of amputation is around 1.5 per 1 000 among the civilian population, plus a high number among members of the armed forces.
Herr"s devices have already changed the lives of hundreds of amputees. As of April 2014, more than 1 000 BiOM T2 system ankle prostheses have been fitted to patients, nearly half of whom are US veterans. The ankle prosthesis currently comes with a price tag of around EUR 35 000 (USD 40 000) per unit, but the social benefits in terms of autonomous lifestyles and workforce participation are invaluable.
Economic benefit
In 2007, Herr co-founded spin-off company iWalk, initially investing EUR 20 million (USD 25 million) in perfecting bionic prostheses. Now operating under the name BionX Medical Technologies, the privately held company with 45 employees generated over EUR 30.8 million (USD 35 million) in revenue between 2011 and 2014. Herr"s knee prosthesis has been licensed to Icelandic company Ossur, which is currently the world"s number two prosthetics manufacturer. The prosthetic knee, marketed as the Rheo Knee, is now in its third generation with a new weather-proof design. In 2015, Ossur reported EUR 434 million (USD 483 million) in turnover, with sales of bionic products at 16% of prosthetic component sales.
Herr"s "bionic" prostheses are part of a vital growth segment: the global microprocessor-controlled (MPC) prosthetics market reached EUR 393.4 million (USD 434.4 million) in 2015 (SA-Business Research & Consulting). In the bigger picture, Global Industry Analysts expects the value of the global prosthetics market to reach EUR 19.2 billion by 2017.
How it works
Herr"s inventions take rehabilitation technology into the realm of bionics - the intersection between medicine and information technology. The computer-equipped Rheo Knee calculates the wearer"s posture and position in the environment based on feedback from sensors. The artificial joint then adjusts its level of resistance - mimicking the natural motion of a knee - through a "magnetorheological" fluid, a dampening liquid controlled by an electromagnet.
Inside the BiOM T2 system ankle prostheses, a series of
built-in microprocessors and environmental sensors constantly evaluates data on
weight distribution and surface incline, while battery-powered springs propel
the wearer forward in a fluid, calculated manner.
The inventor
As a teenager, Herr was a highly competitive mountain climber until he tragically lost both legs beneath the knees during a mountain expedition at the age of 17. Since then, he has pursued his lifelong dream of climbing mountains at an elite level - made possible by his pioneering, intelligent prostheses.
During his highly prolific career in the field of biomedical devices spanning over 30 years, Herr has published more than 60 research papers and 30 patents for prostheses and assistive devices. Since 2000, he has been heading the 35-person Biomechatronics Group at MIT"s Media Lab in Boston. In 2007, he founded a spin-off company out of MIT under the name iWalk (now BionX Medical Technologies, Inc.) to bring his inventions to market.
Considered one of the top biomechatronics researchers in the world, Herr has received major accolades including the Popular Mechanics Breakthrough Leadership Award (2005), the Heinz Award for Technology, the Economy and Employment (2007) and R&D Magazine"s 14th Innovator of the Year Award (2014). His innovations were listed twice among TIME magazine"s Top Ten Inventions (2004; 2007).
Did you know?
"Bionic" prostheses allow amputees to perform at the same level as able-bodied athletes - and perhaps even better. In 2008, the governing body of international athletics, IAAF, banned competitors wearing the carbon-fibre "Cheetah" prostheses from entering the Olympics, citing "unfair advantage" as the reason.
The athletic team of Icelandic prosthetics company Ossur - licensees of Herr"s invention - dominated at the 2015 Athletics World Championships held by the International Paralympic Committee (IPC) in Qatar, winning 17 medals (seven gold, six silver, and four bronze). The team also set six new world records, including US sprinter Richard Browne Jr."s 10.61 second finish in the 100 metres sprint event.
