«УМ­НАЯ» БИОРУКА

AiF Pskov - - НАУКА -

ОБУ­ЧА­Ю­ЩИЕ ТРЕ­НА­ЖЁ­РЫ, НО­ВЫЕ СРЕД­СТВА СВЯ­ЗИ, УСТРОЙ­СТВА, ПО­МО­ГА­Ю­ЩИЕ ПЕ­РЕ­ДВИ­ГАТЬ­СЯ ПО­ЖИ­ЛЫМ ИЛИ ПАРАЛИЗОВАННЫМ ЛЮ­ДЯМ… ВСЁ ЭТО МО­ЖЕТ БЫТЬ СО­ЗДА­НО НА ОС­НО­ВЕ БИОНИЧЕСКОГО ПРО­ТЕ­ЗА, КО­ТО­РЫЙ РАЗ­РА­БО­ТА­ЛИ МО­ЛО­ДЫЕ РОС­СИЙ­СКИЕ УЧЁНЫЕ.

Да и сам био­про­тез ру­ки, над ко­то­рым тру­ди­лась ко­ман­да ас­пи­ран­тов и сту­ден­тов Мос­ков­ско­го фи­зи­ко-тех­ни­че­ско­го ин­сти­ту­та (МФТИ), уни­ка­лен. Ведь он спо­со­бен под­стра­и­вать­ся под кон­крет­но­го че­ло­ве­ка, что­бы на­учить­ся пра­виль­но по­ни­мать его на­ме­ре­ния и вы­пол­нять «мы­шеч­ные ко­ман­ды».

ТИ­МУР И КО­МАН­ДА

В ла­бо­ра­то­рии при­клад­ных ки­бер­не­ти­че­ских си­стем ме­ня встре­ча­ет про­тя­ну­тая ру­ка. Я про­тя­ги­ваю свою, бу­дучи уве­рен­ным, что ни­че­го не про­изой­дёт, - ру­ка-то ме­ха­ни­че­ская... Од­на­ко ис­кус­ствен­ные паль­цы сжи­ма­ют­ся, и сле­ду­ет ру­ко­по­жа­тие. От про­те­за тя­нут­ся про­вод­ки, за­креп­лён­ные на пред­пле­чье сто­я­ще­го ря­дом че­ло­ве­ка. Он ше­ве­лит паль­ца­ми, а ме­ха­ни­че­ская ру­ка в точ­но­сти по­вто­ря­ет его дви­же­ния. Имен­но этот че­ло­век толь­ко что поздо­ро­вал­ся со мной, а био­про­тез все­го лишь вос­про­из­вёл жест ру­ко­по­жа­тия.

Од­на­ко за этим « все­го лишь» - бо­лее двух лет ис­сле­до­ва­ний. «На­ше устрой­ство ра­бо­та­ет на ос­но­ве ЭМГ-сиг­на­лов, - го­во­рит Ти­мур БЕРГАЛИЕВ, 26-лет­ний ру­ко­во­ди­тель ла­бо­ра­то­рии, в ре­чи ко­то­ро­го ещё со­хра­ни­лись сло­ва «фиш­ка» и «при­коль­ный». - Так на­зы­ва­ют­ся био­элек­три­че­ские сиг­на­лы, воз­ни­ка­ю­щие в мы­шеч­ных клет­ках. Вот вы де­ла­е­те жест паль­ца­ми или ки­стью, а в мыш­цах пред­пле­чья воз­ни­ка­ют био­элек­три­че­ские по­тен­ци­а­лы. Их мож­но счи­ты­вать пря­мо с по­верх­но­сти ко­жи с по­мо­щью элек­тро­дов и пре­об­ра­зо­вы­вать в ко­ман­ды. Та­ким об­ра­зом, че­ло­век с ам­пу­ти­ро­ван­ной ко­неч­но­стью пред­став­ля­ет, что он де­ла­ет ка­кой-то жест (на­при­мер, под­ни­ма­ет вверх боль­шой па­лец, ко­то­ро­го у него нет), - мыш­цы на пред­пле­чье на­пря­га­ют­ся, элек­три­че­ский сиг­нал счи­ты­ва­ет­ся и пре­об­ра­зо­вы­ва­ет­ся в управ­ля­ю­щую ко­ман­ду - био­про­тез вос­про­из­во­дит жест». Идея не но­ва. По­доб­ные про­те­зы на­ча­ли ис­поль­зо­вать ещё 30-40 лет на­зад. Но у тех­но­ло­гии бы­ли сла­бые ме­ста. Их и по­пы­та­лись устра­нить мо­ло­дые фи­зи­ки из МФТИ.

Пер­вая пробле­ма - огра­ни­чен­ный на­бор же­стов. Са­мый про­стой вклю­ча­ет в се­бя толь­ко сжа­тие и раз­жа­тие ки­сти. Мож­но брать пред­ме­ты, но не бо­лее то­го. Ре­бя­та из МФТИ ре­ши­ли рас­ши­рить этот на­бор, уве­ли­чив чис­ло элек­тро­дов (а зна­чит, ка­на­лов, пе­ре­да­ю­щих сиг­нал), за­креп­ля­е­мых на те­ле. Их устрой­ство на­счи­ты­ва­ет че­ты­ре ка­на­ла, но в прин­ци­пе мож­но сде­лать и во­семь. А ещё мож­но ис­поль­зо­вать то­ко­про­во­дя­щую ре­зи­ну - гиб­кую и лёг­кую, спо­соб­ную пол­но­стью об­хва­тить пред­пле­чье и за­дей­ство­вать в управ­ле­нии про­те­зом боль­шее ко­ли­че­ство мышц.

Вто­рая труд­ность: как за­ста­вить био­ни­че­скую ру­ку слу­шать­ся сво­е­го но­си­те­ля? Ведь дви­га­тель­ная ак­тив­ность у всех раз­ная, тут ну­жен ин­ди­ви­ду­аль­ный под­ход. По ста­ти­сти­ке, толь­ко один из пя­ти биопротезов ис­поль­зу­ет­ся по­сле уста­нов­ки даль­ше - под осталь­ные ин­ва­ли­дам под­стро­ить­ся не уда­ёт­ся. «В чём но­виз­на на­шей раз­ра­бот­ки? Ес­ли рань­ше че­ло­век учил­ся управ­лять про­те­зом и по­ни­мать его, то мы сде­ла­ли си­сте­му, ко­то­рая са­ма учит­ся у че­ло­ве­ка, - по­яс­ня­ет Ти­мур Бергалиев. - При лю­бом дви­же­нии, же­сте на­ша си­сте­ма фик­си­ру­ет опре­де­лён­ный об­ра­зец дви­га­тель­ной ак­тив­но­сти. И при­вя­зы­ва­ет его к нуж­ной ко­ман­де био­про­те­зу. Так он за­по­ми­на­ет все же­сты - тот же под­ня­тый па­лец, сжа­тие-раз­жа­тие ки­сти или, ска­жем, по­во­рот клю­ча в зам­ке. Про­тез сам под­стра­и­ва­ет­ся под че­ло­ве­ка. В этом на­ша фиш­ка!»

ЯЗЫК ЖЕ­СТОВ

В России еже­год­но воз­ни­ка­ет по­треб­ность в уста­нов­ке 2-3 тыс. биопротезов. Так что про­ект раз­ра­бот­ки (и даль­ней­ше­го про­из­вод­ства) «ум­ной» био­ру­ки вполне мож­но счи­тать со­ци­аль­но зна­чи­мым. Од­на­ко на­уч­ные идеи мо­ло­дых физ­техов­цев этим не огра­ни­чи­ва­ют­ся.

«То, чем мы за­ни­ма­ем­ся, - раз­но­вид­ность че­ло­ве­ко-ма­шин­но­го ин­тер­фей­са

Ред.). А его мож­но ис­поль­зо­вать и в дру­гих об­ла­стях, по­ми­мо про­те­зи­ро­ва­ния. Я бы вы­де­лил два при­коль­ных на­прав­ле­ния, - про­дол­жа­ет Бергалиев. - Пер­вое - вир­ту­аль­ная ре­аль­ность. Это необя­за­тель­но ком­пью­тер­ные иг­ры. Вир­ту­аль­ная ре­аль­ность мо­жет быть не толь­ко раз­вле­ка­ю­щей, но и обу­ча­ю­щей. Вто­рое на­прав­ле­ние - но­вые сред­ства ком­му­ни­ка­ции. Пред­ставь­те, что взвод спец­на­за вы­пол­ня­ет за­да­чу в тем­но­те и пол­ной ти­шине. На­до как-то пе­ре­да­вать ко­ман­ды, ин­фор­ми­ро­вать друг дру­га об об­ста­нов­ке. Да хо­тя бы пре­ду­пре­ждать об опас­но­сти! Так вот, ес­ли уста­но­вить на те­ло каж­до­му бой­цу та­кие дат­чи­ки, мож­но об­щать­ся же­ста­ми, не ви­дя и не слы­ша друг дру­га. Нуж­но толь­ко за­ра­нее до­го­во­рить­ся о си­сте­ме же­стов». Ещё од­но при­ме­не­ние - но­си­мая элек­тро­ни­ка для спор­та и фит­не­са. Сни­ма­е­мые с мышц элек­тро­сиг­на­лы по­мо­гут луч­ше по­нять их со­сто­я­ние, про­сле­дить уро­вень тре­ни­ро­воч­ной на­груз­ки на спортс­ме­на и пре­ду­пре­дить, ес­ли она близ­ка к кри­ти­че­ской. Ведь объ­ек­тив­но­го спо­со­ба из­ме­ре­ния со­сто­я­ния мышц в про­цес­се тре­ни­ро­вок на дан­ный мо­мент не су­ще­ству­ет. На­ко­нец, на ос­но­ве ЭМГ-сиг­на­лов мож­но со­зда­вать эк­зоске­ле­ты - ро­бо­ти­зи­ро­ван­ные устрой­ства, мно­го­крат­но уве­ли­чи­ва­ю­щие си­лу мышц за счёт внеш­не­го кар­ка­са. Та­кие кон­струк­ции ис­поль­зу­ют­ся для ре­а­би­ли­та­ции боль­ных, по­те­ряв­ших по­движ­ность. При­го­дят­ся они и пе­ре­нёс­шим ин­сульт, да и про­сто по­жи­лым лю­дям, ко­то­рым ста­ло труд­но пе­ре­дви­гать­ся. На­пря­га­е­те мыш­цу на но­ге - и кар­кас, на­де­тый на неё, де­ла­ет шаг, ре­а­ги­руя на био­элек­три­че­ский им­пульс. С учё­том то­го, как стре­ми­тель­но ста­ре­ет на­се­ле­ние Зем­ли, та­кие устрой­ства в бу­ду­щем по­на­до­бят­ся в каж­дом до­ме.

2-3 ТЫС. БИОПРОТЕЗОВ В ГОД НУЖ­НЫ В РОССИИ.

Фо­то ав­то­ра

Ес­ли за­кре­пить на ко­же элек­тро­ды, устрой­ство бу­дет счи­ты­вать био­элек­три­че­ские сиг­на­лы, воз­ни­ка­ю­щие в мы­шеч­ных клет­ках, и пе­ре­да­вать их на ме­ха­ни­че­скую ру­ку.

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.