На полях Выставки V Конгресса молодых учёных дали протестировать многофункциональные кибер-руки и кибер-перчатки, дублирующие движение кисти, представили сверхпрочную бионическую ногу, с которой можно даже плавать, и продемонстрировали саморассасывающиеся магниевые пластины для сращивания костей черепа. Представленные образцы могли оценить ве желающие из почти 90 стран мира, посетивших мероприятие.
Продолжая утренний променад по Выставке V Конгресса молодых учёных, отмечающей Десятилетие науки и технологий, я подошёл к стенду Российского Университета Медицины (бывший 3-ий Медицинский институт). Внимание привлёк светящийся прозрачный череп, усеянный металическими пластинами разных размеров и вращающийся на специальной платформе. За черепом располагалась кибер-нога состоящая из верхней части и голени, соединённых подвижным шарниром.
Последний подобный бионический протез, который я видел, демонстрировался на выставке Москва-2030. Но там был протез из запястья и предплечья, реагирующий на движение остатка мышечных волокон. Здесь же техника исполнения была своем иной.
Череп и ноги.
Представитель Российского Университета Медицины Харьковский Вадим Александрович с большим энтузиастом рассказал о новых технологиях, которые удалось развить в нашей отечественной медицине. Прежде всего наш разговор касался прозрачного черепа, сшитого буквально по всем швам металлическими пластинами разных размеров.
Пластины из магниевого сплава, используемые для сращивания повреждённых костей, не только лёгкие, но и саморассасывающиеся. В отличие от титановых, такие пластины не требуют повторной операции для их удаления - они рассасываются сами в течение от 6 месяцев до года и выводятся из тела человека естественным путём не нанося ему никакого вреда.
Другим предметом дискуссии стал коленный модуль полностью отечественного производства. Модуль соединил не только верхнюю часть ноги и голень, но и две идеи: надёжность и малый вес.
Обе идеи воплотились в реальность благодаря использованию карбона - композитного материала, в основе которого лежит углеволокно. Оно лёгкое и не подвержено коррозии. Кроме того, этот материал может быть настолько прочным, что его ГК Росатом применяет в строительстве атомных станций, как маломощных, так и классического типа. Об этом мы говорили на канале в рамках Международного атомного форума (обзор).
Единственная металлическая вставка в этом протезе - соединительный шарнир. Он выполнен из сверхпрочного никелированного стального сплава. Уникальность такой конструкции в том, что верхняя часть отливается индивидуально под каждого пациента, которому необходимо протезирование. Благодаря такому подходу, кибер-нога получается максимально удобной, а не только лёгкой и сверхпрочной. Поэтому с таким модулем можно не только ходить или бегать, но и плавать.
Вишенкой на торте протезирования стали самоадаптирующиеся файлы. Используются они при лечении зубов, а точнее во время пульпита с помощью них стоматологи заполняют зубные каналы. Лечение происходит с невероятной точностью, быстротой и надёжностью.
Далее в наш разговор вступил студент 2 курса факультета "Медицинская кибернетика" Игорь Александрович. Молодой учёный с не меньшим энтузиазмом представил мне ещё одну разработку института - кибер-руку.
Модуль кисти с предплечьем был отпечатан на 3D-принтере с использованием PLA-пластика. Работает протез всеми пятью пальцами на электромиографии, проще говоря - на анализе сокращения остатка мышц руки.
Две кибер-перчатки.
Везло мне в первый день мероприятия на кибер-руки. Не даром на Выставке V Конгресса молодых учёных собралось более 8000 участников из 88 регионов нашей необъятной Родины.
Следующим моим собеседником стал совсем юный учёный Кирилл из Сибирского Федерального Университета.
С Кириллом мы поговорили о кибер-перчатке. Она используется для восстановления мелкой моторики. В ней пациент выполняет различные упражнения лечебной физкультуры (ЛФК). Перчатка подключается к ноутбуку или компьютеру, а котором загружается программа по выполнению упражнений. Программа выглядит как игровой процесс, что позволят пациенту чувствовать себя более расслабленно и комфортно.
В перчатку встроены два датчика, которые считывают каждое движение пальца на руке пациента. Зафиксированные датчиками движения, даже самые незначительные, используются для создания подробного медицинского отчёта. Сама перчатка и программное приложение полностью отечественные. Приложение написано на языке программирования Python.
Для нейрореабилитации - для реабилитации мозга, в перчатке на кончиках пальцев установлены вибродатчики. В тот момент, когда у пациента получается совершить какое-либо движение пальцем, он получает виброотклик. Связь перчатки с компьютером происходит по беспроводному интерфейсу. Для этого предусмотрена специальная антенна, подключённая к компьютеру.
Другой перчаткой стала более жесткая конструкция. Мне она чем-то напомнила экзоскелет, только для руки. Её функция - дублировать движение здоровой руки, на которую надета первая перчатка. Таким образом пациентам, утратившим функциональность кисти, помогают её восстанавливать.
Корпус руки выполнен из пластика, а внутри находятся сервоприводы под каждый палец. То есть своя для каждого пальца электромеханическая система для точного управления параметрами движения. Каждый палец настраивается по длине. Чтобы сделать перчатку более универсальной для использования как левой, так и правой рукой - в ней нет большого пальца.
Время потраченное на разработку первого прототипа от момента возникновения идеи до воплощения в реальность у наших молодых учёных составило примерно год. Сейчас специалисты продолжают совершенствовать программное обеспечение и создавать новые игровые тренажёры для реабилитации.
Быстрая кибер-рука на оптических сенсорах.
Следующим моим собеседником по кибер-рукам стал Игорь - молодой учёный из Сколтеха. Молодой специалист представил мне разработку бионического протеза, приводимого в движение оптическими сенсорами. Эти сенсоры, которые используются в датчиках, мы можем встретить в смарт-часах.
Они с помощью ИК-лучей считывают сокращения остатка мышц предплечья и приводят в движение пальцы кисти протеза. На мой вопрос - почему используются именно омические датчики, а не ультразвуковые? - Игорь ответил, что это обусловлено глубиной считывания мышечной реакции. Программное обеспечение для кибер-руки также написано на Python. затем его перекодируют на язык Си для прошивки в модуль управления.
Эти бионические протезы уже внедряются в использование.
Полное интервью со всеми молодыми учёными-разработчиками Вы можете посмотреть в видеоролике ниже:
Итог.
Приятно видеть такое разнообразие бионических протезов и перчаток для оказания реальной помощи пострадавшим людям. С новыми протезами можно не только ходить, но и плавать, двигать пальцами и полностью имитировать движение кисти от захвата предметов до движения каждого пальца в отдельности. Прошедшие путь от зарождения идеи до полного воплощения в реальность исключительно в нашей стране усилиями наших молодых гениев, все эти устройства готовы оказать самую необходимую помощь человеку, помочь пострадавшим вернуться к нормальному, полноценному образу жизни.
Статья подготовлена в рамках проекта Дзен, посвящённого выставке V Конгресса молодых учёных.
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.