«Ручная» мехатроника. Ученые Челябинска придумали, как бороться с последствиями инсульта
18 Сентября 2015
Фото: Владлена Шваб
В Институте спорта, туризма и сервиса ЮУрГУ разработали мехатронное устройство, которое способно ускорить восстановление верхних конечностей. Аппарат отдаленно напоминает экзоскелет и предназначен для людей, перенесших инсульт, а также для пациентов с травмированными или нефункциональными верхними конечностями.
-
Вылечат по-новому. В областном реабилитационном центре приобрели 90 аппаратов за 9 миллионов рублей
-
Имплантировать слух. Челябинцам помогут не только вернуть слух, но и успешно пройти реабилитацию
-
Геометрия космоса. Челябинские ученые готовят к испытанию уникальный научно-экспериментальный модуль МКС
«Зеркальное» лечение
Раньше для реабилитации широко применялся метод так называемой «зеркальной терапии». Перед пациентом, у которого работает только одна рука, ставится зеркало, отражающая поверхность которого направлена в сторону здоровой конечности, выполняющей движения. Смотря в зеркало, пациент видит отражение двигающейся здоровой руки, которое воспринимается как больная конечность. Этот простой метод был предложен в начале 90-х годов прошлого века индийским неврологом, психологом, доктором медицины и философии, директором Исследовательского центра высшей нервной деятельности Вилейануром Рамачандраном. Он использовал метод «зеркальной терапии» для лечения «фантомных болей», а также для двигательной реабилитации больных после инсульта.
Разработка ученых Центра спортивной науки ЮУрГУ с зеркалом никак не связана, однако и здесь применяется данный принцип восстановления. На здоровую руку — кисть, локоть и плечо — прикрепляются манипуляторы в виде акселерометра — датчика со встроенной системой сбора и обработки данных. Когда здоровая рука начинает движение, датчики посылают сигнал в акселерометр, надетый на больную руку. Человек поднимает здоровую руку — роботизированный механизм зеркально повторяет движения с больной рукой.
Другой вариант применения механизма заключается в том, что аппарат двигается автоматически, по заданной программе. Манипулятор надевает на себя врач, и он же задает определенные движения, передавая сигнал на акселерометр на больной руке пациента.
В перспективе — еще один режим — дистанционное управление аппаратом. Врач или сам пациент вручную будет задавать алгоритм движения механизма посредством пульта. В таком варианте механизм может использоваться в отделениях реабилитации, где одновременно проходят лечение несколько десятков пациентов. Врач сможет наблюдать за процессом реабилитации дистанционно, при помощи планшета, отслеживать, в какой палате какая процедура проводится.
«Подобные устройства в России, конечно, есть и уже применяются, — рассказывает автор идеи и один из разработчиков аппарата, руководитель отдела информационных технологий
Центра спортивной науки Алексей Смирнов. — Но подобные аналоги — громоздкие и стационарные, то есть пациент вынужден постоянно приходить на место, где осуществляется процедура реабилитации. Наша же разработка — мобильна и годна для индивидуального использования даже в домашних условиях».
Не для продажи
Мехатронный аппарат действительно достаточно прост в изготовлении и еще более прост в эксплуатации. Он включает в себя микроконтроллер и три мотора, которые способны поднять руку весом до 7 кг. Финансовые затраты, необходимые для того, чтобы собрать такой механизм, сравнительно небольшие. «Самое дорогое, что здесь есть — это моторы. Цена одного составляет порядка 15 тысяч рублей, — поясняет Алексей Смирнов. — Микроконтроллер стоит 500 рублей. Для сравнения: в России разработан реабилитационный механизм для восстановления нижних конечностей, сконструированный по тому же принципу, что и у нас, и тоже мобильный. Но его разработчики оценивают его стоимостью в 100 000 долларов и планируют продать за год 31 устройство. У нас же аппарат будет стоить максимум 150 000 рублей, и мы будем не продавать его, а сдавать в аренду».
«В дальнейшем я планирую встроить в аппарат функцию обратной связи, которая позволит отслеживать момент, когда человеку становится больно. В этом случае устройство будет само останавливаться. Можно также встроить микрофон. Если он зафиксирует громкий звук — крик человека от боли, например, — аппарат будет автоматически обесточен», — делится Алексей планами по совершенствованию механизма.
Грант для проекта
Прежде чем чудо-механизм получит распространение, может пройти еще немало времени. Во-первых, чтобы поставить данную разработку на промышленное производство, необходимо провести множество клинических испытаний, а это очень дорого. Во-вторых, чтобы получить доступ к государственным тендерам, необходимо пройти серьезную сертификацию.
«Мы работаем на голом энтузиазме. И на грантах, — говорит Алексей Смирнов. — На данный момент мы потратили около 50 000 рублей, которые «отбили» полученным грантом. Пока работа приостановилась. Когда получим следующий грант, можно будет продолжить».
Не раз ученые Центра спортивной науки представляли свою разработку на различных конференциях и научных выставках. На уральской конференции веб-разработчиков UWDC — 2014 аппарат был презентован перед руководителями медицинских учреждений в секции «Медицина». Затем проект ученых ЮУрГУ был представлен в IT-парке на «Стартап-Акселераторе» в Казани, где вызвал особую заинтересованность со стороны экспертного совета и СМИ. Однако конкретных предложений так и не поступило. «В Казани были менторы и из США, и наши — из Сколково. На словах все хвалили нашу разработку, но победу отдали другим проектам. Обычно тем, которые основаны на программном обеспечении или сервисах. Почему? Потому что им проще увезти к себе то, что нематериально — компьютерную программу, например. Или нанять программистов. Денежные затраты в этом случае — мизерные. Не нужно тратиться ни на производство, ни на людей».
Пока ученые Центра спортивной науки приостановили участие в стартапах. На конференции тоже выезжают редко, так как там нужно презентовать уже готовое устройство. Сейчас все силы направлены на поиск финансирования, совершенствование имеющихся разработок, которых здесь, в Центре, еще немало и выход на новый уровень.
Раньше для реабилитации широко применялся метод так называемой «зеркальной терапии». Перед пациентом, у которого работает только одна рука, ставится зеркало, отражающая поверхность которого направлена в сторону здоровой конечности, выполняющей движения. Смотря в зеркало, пациент видит отражение двигающейся здоровой руки, которое воспринимается как больная конечность. Этот простой метод был предложен в начале 90-х годов прошлого века индийским неврологом, психологом, доктором медицины и философии, директором Исследовательского центра высшей нервной деятельности Вилейануром Рамачандраном. Он использовал метод «зеркальной терапии» для лечения «фантомных болей», а также для двигательной реабилитации больных после инсульта.
Разработка ученых Центра спортивной науки ЮУрГУ с зеркалом никак не связана, однако и здесь применяется данный принцип восстановления. На здоровую руку — кисть, локоть и плечо — прикрепляются манипуляторы в виде акселерометра — датчика со встроенной системой сбора и обработки данных. Когда здоровая рука начинает движение, датчики посылают сигнал в акселерометр, надетый на больную руку. Человек поднимает здоровую руку — роботизированный механизм зеркально повторяет движения с больной рукой.
Другой вариант применения механизма заключается в том, что аппарат двигается автоматически, по заданной программе. Манипулятор надевает на себя врач, и он же задает определенные движения, передавая сигнал на акселерометр на больной руке пациента.
В перспективе — еще один режим — дистанционное управление аппаратом. Врач или сам пациент вручную будет задавать алгоритм движения механизма посредством пульта. В таком варианте механизм может использоваться в отделениях реабилитации, где одновременно проходят лечение несколько десятков пациентов. Врач сможет наблюдать за процессом реабилитации дистанционно, при помощи планшета, отслеживать, в какой палате какая процедура проводится.
«Подобные устройства в России, конечно, есть и уже применяются, — рассказывает автор идеи и один из разработчиков аппарата, руководитель отдела информационных технологий
Центра спортивной науки Алексей Смирнов. — Но подобные аналоги — громоздкие и стационарные, то есть пациент вынужден постоянно приходить на место, где осуществляется процедура реабилитации. Наша же разработка — мобильна и годна для индивидуального использования даже в домашних условиях».Не для продажи
Мехатронный аппарат действительно достаточно прост в изготовлении и еще более прост в эксплуатации. Он включает в себя микроконтроллер и три мотора, которые способны поднять руку весом до 7 кг. Финансовые затраты, необходимые для того, чтобы собрать такой механизм, сравнительно небольшие. «Самое дорогое, что здесь есть — это моторы. Цена одного составляет порядка 15 тысяч рублей, — поясняет Алексей Смирнов. — Микроконтроллер стоит 500 рублей. Для сравнения: в России разработан реабилитационный механизм для восстановления нижних конечностей, сконструированный по тому же принципу, что и у нас, и тоже мобильный. Но его разработчики оценивают его стоимостью в 100 000 долларов и планируют продать за год 31 устройство. У нас же аппарат будет стоить максимум 150 000 рублей, и мы будем не продавать его, а сдавать в аренду».
«В дальнейшем я планирую встроить в аппарат функцию обратной связи, которая позволит отслеживать момент, когда человеку становится больно. В этом случае устройство будет само останавливаться. Можно также встроить микрофон. Если он зафиксирует громкий звук — крик человека от боли, например, — аппарат будет автоматически обесточен», — делится Алексей планами по совершенствованию механизма.
Грант для проекта
Прежде чем чудо-механизм получит распространение, может пройти еще немало времени. Во-первых, чтобы поставить данную разработку на промышленное производство, необходимо провести множество клинических испытаний, а это очень дорого. Во-вторых, чтобы получить доступ к государственным тендерам, необходимо пройти серьезную сертификацию.
«Мы работаем на голом энтузиазме. И на грантах, — говорит Алексей Смирнов. — На данный момент мы потратили около 50 000 рублей, которые «отбили» полученным грантом. Пока работа приостановилась. Когда получим следующий грант, можно будет продолжить».
Не раз ученые Центра спортивной науки представляли свою разработку на различных конференциях и научных выставках. На уральской конференции веб-разработчиков UWDC — 2014 аппарат был презентован перед руководителями медицинских учреждений в секции «Медицина». Затем проект ученых ЮУрГУ был представлен в IT-парке на «Стартап-Акселераторе» в Казани, где вызвал особую заинтересованность со стороны экспертного совета и СМИ. Однако конкретных предложений так и не поступило. «В Казани были менторы и из США, и наши — из Сколково. На словах все хвалили нашу разработку, но победу отдали другим проектам. Обычно тем, которые основаны на программном обеспечении или сервисах. Почему? Потому что им проще увезти к себе то, что нематериально — компьютерную программу, например. Или нанять программистов. Денежные затраты в этом случае — мизерные. Не нужно тратиться ни на производство, ни на людей».
Пока ученые Центра спортивной науки приостановили участие в стартапах. На конференции тоже выезжают редко, так как там нужно презентовать уже готовое устройство. Сейчас все силы направлены на поиск финансирования, совершенствование имеющихся разработок, которых здесь, в Центре, еще немало и выход на новый уровень.
Поделиться
