Студенты ДВФУ создали 3D-печатный прототип нейроуправляемого протеза

Студенты Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разрабатывают относительно недорогой биопротез с нейроуправлением. Руководит командой первокурсник направления «Прикладная механика» Данил Фонов. Как сообщает разработчик, команда стремится сделать протез максимально функциональным, но при этом экономичным. Стоимость первого рабочего прототипа в комплекте со шлемом в несколько раз ниже стоимости типичных бионических протезов.

«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, которым мы печатаем, биоразлагаем, поэтому в будущем мы планируем делать протезы из титана и алюминия, а различные конструкции, например культеприемную гильзу – из карбона. Конечно, стоимость значительно увеличится, но она все равно будет меньше примерно в три раза, чем самый лучший протез сейчас», – рассказывает Данил Фонов.

Разработка студенческой команды основана не на считывании импульсов в поврежденных конечностях, а на активности головного мозга. Имплантировать датчики не планируется, так как сама идея хирургического вживления управляющих элементов отпугнет многих потенциальных пользователей – человечество еще не готово к киборгизации. Вместо этого планируется использовать внешние датчики и специальные интерпретирующие и управляющие алгоритмы. «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) и бета-ритм (высокий уровень внимания и процессы обработки информации). 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», – поясняет Данил.

Есть у ребят и другие идеи, например замена обычной механики на «мускулатуру» из электро-активных полимеров, что позволило бы повысить надежность и износостойкость. Планируется и герметичная версия искусственной руки, не боящаяся воды, интеграция беспроводной зарядки и аккумуляторов на наноматериалах, держащих заряд в течение нескольких дней, а также разработка алгоритмов обучения.

«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», – поясняет Данил.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.