Первокурсник направления «Прикладная механика» Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Данил Фонов представил оригинальную разработку биопротеза кисти руки. Главной особенностью изобретения является его экономичность и функциональность: протез создается из недорогих материалов и финальная стоимость прототипа не превышает 60 000 рублей, тогда как минимальная цена аналогов — около полумиллиона рублей.
Как рассказал Данил Фонов, его команда стремится сделать протез, сочетающий в себе простоту использования, гидрозащиту, высокую скорость передачи сигнала и наличие обратной связи.
«На первоначальном этапе мы используем печать на 3D-принтере. Если не брать время и усилия команды, то стоимость нашего протеза вместе с нейрошлемом составит 50 000 — 60 000 рублей. Тот пластик, на котором мы печатаем, биоразлагаем, поэтому в будущем мы планируем делать протезы из титана и алюминия, а различные конструкции, например, культириемную гильзу, из карбона. Конечно, стоимость значительно увеличится, но она все равно будет меньше примерно в три раза, чем самый лучший протез сейчас», — сообщил Данил Фонов.
На данном этапе ребята разрабатывают систему управления на основе мозговых импульсов. Современные протезы читают биопотенциал через напряжение мышц. У команды Данила есть идея работать непосредственно с импульсами головного мозга, частоты будут передаваться на протез, и он будет работать естественным путем — без помощи сжатий, нажатий, переключателей.
В мире уже есть протезы, которые работают на имплантируемых датчиках, для этого вскрывается черепная коробка, человеку устанавливается имплант, который производит высокоточное считывание. Но далеко не каждый соглашается на такую операцию, тем более что это стоит очень дорого.
«Мы делаем поверхностный датчик, чтобы человек просто одевал некий головной убор, диадему и т.д., который будет считывать информацию. Мы пытаемся отойти от миоэлектрических датчиков и предложить свою концепцию снятия показаний о том, что хочет сделать человек — посредством энцефалографа напрямую с мозга.
Сейчас наш программист, который одновременно является специалистом по нейросистемам, работает над моторным нейроном, а я — над мыслительными процессами с помощью нейрогарнитуры MindWave Mobile от производителя NeuroSky. В нашем мозгу ежесекундно происходит множество физико-химических процессов. Их суммирование приводит к появлению слабой электрической активности, которая и регистрируется датчиками электроэнцефалографа. Некоторые процессы происходят циклически, с определенной частотой и амплитудой. В зависимости от их характеристик принято выделять: дельта-ритм — глубокий сон или состояние гипноза; тета-ритм — сонливость, невнимательность, расслабление; альфа-ритм — расслабление вкупе с вниманием; бета-ритм — высокий уровень внимания и процессы обработки информации. И с помощью разницы этих частот можно уловить разные мыслительные процессы, вплоть до радости, грусти. Как только наша работа будет закончена, закономерности выявлены, мы составим свою схему и будем работать с ней», — рассказал Данил Фонов.
Следующей идеей ребят является замена двигательной части электро-активными полимерами. Они обладают повышенной износостойкостью, так как в них нет вращающихся и скользящих элементов, и имеют много общего со своим естественным прототипом — мышцами.
«Также мы выделили для себя задачу разработать водонепроницаемую бионическую руку с полностью герметичным корпусом, позволяющим снимать руку очень редко — только для планового обслуживания. Кроме того, в планах работа с батареей на нано частицах, которая бы смогла функционировать без подзарядки в течение нескольких дней. Поскольку у многих инвалидов сидячий образ жизни, мы бы хотели внедрить функцию беспроводной зарядки, чтобы совсем уйти от привязанности к розеткам. Кроме того, наша цель создать умную систему управления протезом, которая бы могла учиться вместе со своим хозяином и иметь неограниченное количество жестов и возможных комбинаций. В идеале мы хотим воплотить все 22 степени свободы, как у настоящей руки, и даже расширить их. Также в скором времени мы начнем разрабатывать и выпускать детские тяговые протезы», — отметил Данил Фонов.
Анастасия Печенкина, pechenkina.av@dvfu.ru