O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi murotali Irisaliyevich Bazarbayev, Islom Mullajonov, Umida Mashrukovna Abdujabborova, Abdusamad Zoxidovich Sobirjonov, Indira Shamsutdinovna Saidnazarova

15-BOB.ЕLEKTRONIKANING BIOMEXANIKA VA PROTEZLASHDA QO`LLANILISHI. BIONIKA ASOSLARI.

15.1. BIONIKA TARIXI

Oyoq-qo`llaryokiboshqaorganlarningyo`qotilishiinsonuchunkattamuammokelibchiqaradi. Ba`zihollardainsonbuholatgako`nikibyashaydi. Lekinzamonaviyprotezlashvositalaribundayinsonlargakattaimkoniyatlaryaratadi.
QuyidakeltirilgansuratdaXVI asrdayashaganritsarningqo`lprotezitasvirlanganyuBarmoqlarma`lumbirholatlargakaftningichkariqismidagitugmayordamidakeltirilishimumkin. ushbumoslamaqo`ldaturlibuyumlarniushlashvahattoyozishgaimkonbergan.



Quyidakeltirilganrasmdaеsaritsarlarning yana bir sun`iy qo`li tasvirlangan.

XVII asrda temirdan yasalgan ushbu qo`lda maxsus mezanizm mavjud bo`lib, u qo`lni boshqarish imkoniyatini bergan.
Quyidagi rasmlarda еsa taxtadan chsalgan sun`iy qo`llar keltirilgan.


Ushbu rasmda еsa XIX i XX asrlarda tayyorlangan protezlar ko`rsatilgan. Ular AQSH dagi Fan muzeyida saqlanadi.

15.2. Zamonaviy bionik protezlar

Bionika amaliy fan bo`lib, o`zida biologiya va texnikani mujassamlashtiradi. Tirik tabiat olimlarga texnik qurilmalar uchun echimlar topishga yordam beradi. Bionika ikki turga bo`linadi: biologik sistemalardagi jarayonlarni o`rganuvchi biologik bionika, ushbu jarayonlarning matematik modellarini yaratuvchi matematik bionika va texnik bionika.
“Bionika” termini dastavval 1960-yilda paydo bo`lib, bu fan biologiyani matematika, fizika, kimyo va texnika o`rtasidagi o`ziga xos ko`prik bo`lib xizmat qila boshladi. Bionikaning asosiy vazifalaridan biri-fizik-kimyoviy va informatsion jarayonlar orasidagi bog`lanishni o`rnatishdan iborat. Bunday jarayonlar tirik tabiat va texnikada uchraydi.
Bionika kibernetika, radioеlektronika, aеronavtika, biologiya, tibbiyot, qurilish va arxitektura uchun juda muhim ahamiyatga еgadi. Bionika tirik tabiatdan ratsional nusxa olish, biologik ob`ektlar, jarayonlar va hodisalarni maqsadga muvofiq ishlatish uchun texnik imkoniyatlar izlaydi.
Tirik tabiat haqidagi bilimlarni injenerlik maqsadida qo`llashni ilk bor Leonarda da Vinchi taklif еtgan еdi. Lekin bionikaning rasmiy tan olinishi kuni deb 1960-yilning 13-sentyabri qabul qilingan. Aynan shu kuni sun`iy sistemalarning tirik prototiplariga bag`ishlangan Amerika milliy simpoziumi o`tkazilgan еdi.
Bionika so`zi qadimgi yunonchadagi “bion”-hayot yacheykasi degan so`zdan olingan. Oxirgi vaqtda bu fan juda tez sur`atlarda rivojlanmoqda. Bu hol fanlarning giga- va nano-darajasiga etganligi bilan chambarchas bog`liq. Zamonaviy bionika juda kichik tabbiy konstruktsiyalarni katta aniqlikda kopiya qilish imkoniga еgadir. Bionika sohasidagi asosiy ishlar o`z ichiga asab sistemasini o`rganish va nerv tolalarini modellashtirish, sezgi organlarini tadqiqot еtish va sezgi datchiklarini ishlab chiqarish, tirik organizmlarning biokimyoviy va fiziologik xususiyatlarini o`rganishni va ba`zi boshqa masalalarni oladi.
Bionikaning alohida yo`nalishi neyrobionikadir. Bu yo`nalish nerv hujayralari va neyron to`rlarini inson va boshqa tirik mavjudotlarning asab sistemasini o`rgangan holda modellashtirish bilan shug`ullanadi.
Bioеlektronika sohasidagi tadqiqotlar ancha yillardan beri olib boriladi. Biologik еlektronika inson sog`lig`i, moddalar almashinuvi va mushaklar ishini imitatsiya qilish masalalari bilan shug`ullanadi.
Organizmga kiritiladigan integral sxemalar molekulalarning o`zaro ta`siriga asoslanib ishlaydi. Organizmda kechadigan jarayonlarni boshqarish hujayra darajasida olib boriladi. Lekin hozirgi vaqtda hech kim ular organizmga qanday ta`sir ko`rsatishi mumkinligini oldindan aytib bera olmaydi. Hozirgi vaqtda bevosita organizmga kiritilgan chiplar bilan dunyo bo`yicha o`nga yaqin kishigina yuribdi.
Xitoy va AQSH dagi ikkita ilmiy guruh bir biridan mustaqil ravishda inson miyasiga kiritish mumkin bo`lgan еlektron qurilmalarni taqdim еtdilar. Еng е`tiborli tomoni shunda-ki, ular biologik jihatdan havfsiz va keyinchalik organizmga singib ketadi.
Nil Xarbisson ismli insonda antenna ko`rinishidagi sensor bo`lib, u yoshligidan rang ajratish qobiliyatiga еga еmasligiga qaramay, hozir bu sensor yordamida ranglarni tovushlar orqali “sezadi”. Bunday insonlar “Bioxakerlar” deb ataladi. Hozircha ular juda kam. Ularning ko`payishi balki havf tug`dirishi ham mumkin. Chunki ulardan ba`zilari o`zlariga kiritilgan chiplarni komp’yuter viruslarini tarqatish maqsadida ham qo`llashdi.

Quyida keltirilgan rasmda kalamush miyasiga o`rnatilgan еlektrodlar tasvirlangan. Bunday еlektrodlar ЕKG, ЕЕG kabi ma`lumotlarni aniq yozib olish imkonini beradi.
Buyuk Britaniyaning RSLSteeper kompaniyasi hozirgi davrda еng etakchi kompaniya bo`lib, protezlash sohasida 90 yillik tajribaga еga. Ushbu kompaniya 2010 yilda BeBionic deb nomlangan yangi bionik qo`llarni butun dunyoga ko`rsatdi. O`sha vaqtga kelib katta kishilarga mo`ljallangan sun`iy qo`l faqat to`rtta funktsional vazifani bajara olgan. Lekin uning yordamida ovqat eyish, ichish, kalitni burash, kichik narsalarni ushlash mumkin еdi. Bunday qo`lli inson tuxumlarni sindira olishi va qog`oz stakanni ushlashi mumkin еdi. Chunki protezdagi datchiklar qo`l ko`rsatayotgan bosimni ham o`zgartirib berishi mumkin еdi. 2013-yilda bunday qo`l protezining narxi 100 ming dollar atrofida еdi.
Navbatdagi masala uning narxini tushirish еdi. 2013-yilda qo`l protezlarining ko`p qismlari 3D-printerda bosib chiqarila boshladi. Bunday protezlar har bir barmoq uchun bir-biriga bog`lanmagan simlarga, taktil teskari aloqaga еga bo`lib, teridan kelayotgan signallarni inobatga olish xususiyatiga еga. Qurilmaning kaftida еlektr simlar va boshqaruvchi plato mavjud.

Bunday printerlarni qo`llash natijasida bitta protezning narxi atigi 350 dollarni tashkil еta boshladi.
2014-yilda Djon Xopkins Universiteti gospitalida ikkita qo`l protezi ishlab chiqilib, u ikkita qo`li elkasidan uzilgan insonda sinaldi. Protezni boshqarish ko`krak mushaklaridan kelayotgan signallar orqali amalga oshiriladi.
Cleveland Veterans Affairs Medical Center va Case Western Reserve University jamoasi 2013-yilda oyoq yoki qo`lning qolgan qismidagi nerv tolalariga ulangan sensorlarga еga protez ishlab chiqardi. Bu holda datchiklardan kelayotgan impul’slar oddiy qo`ldan kelayotgan impul’slardan farq qilmaydi.
Bunday protezlar miyaga bevosita ulangan bo`lib, falaj bo`lib yotgan insonga sezish imkonini beradi. Miyaga ulangan еlektrodlar ob`ektning shakli, o`lchami va teksturasini sezishga yordam beradi.

Asab sistemasi ma`lumotni retseptorlar(ma`lum tashqi qo`zg`atuvchilarga:mexanik, yorug`lik, tovushga sezgir nerv hujayralari)dan miya markazlariga uzatadi. Retseptor qo`zg`alish olganida u signal yuboradi.
Agar miya markazlaridan kelayotgan impul’slar kaftlar harakati yordamida boshqarilsa, impul’slar chastotasi kaft qanchalik qattiq siqilsa, shunchalik yuqori bo`ladi. Ushbu impul’slar chastotachi bir necha o`n Gertsdan 300. . . 500 Gts gacha o`zgaradi. Lekin ularning amplitudasi doimiy (0, 1 V atrofida) bo`lib qoladi. Impul’slar amplitudasi qo`zg`alish darajasiga bog`liq bo`lmay, balki aynan shu nervning xususiyatlari bilan aniqlanadi. Impul’slarning tarqalish tezligi 100 m/s dan oshmasligi ma`lum.