«Как без рук», говорят люди, когда остаются лишенными чьей-либо помощи. Поддержка других людей тут сравнивается с тем, без чего человек становится беспомощным и не в состоянии сделать что-либо. С руками.
А сколько человек от мала до велика не могут шевелить руками, набирать сообщение на телефоне или попросту держать кружку? Это происходит в силу разных причин, поражающих головной мозг, но самой распространенной является инсульт. Студенты и выпускники Назарбаев Университета решили помочь казахстанцам, которых коснулась такая беда. Они работают над особенными аппаратами – один из них считывает сигналы мозга, другой – мышц. Получается, чтобы рука начала двигаться, человеку нужно будет просто настроиться и подумать об этом.
Двое молодых людей Асхат Шарипов и Байкен Жолдасхан живут проектом по восстановлению связи мозга с парализованной рукой с прошлого года, это их дипломная работа.
«Когда профессор Прашант Жамал предложил нам эту тему, мы сразу заинтересовались. Он несколько раз посещал наши центры реабилитации, видел людей, которым нужна помощь. В голове возникла мысль, что в Казахстане такого еще никто не делал, чтобы с помощью импульсов мозга можно было управлять целым механизмом, представляете у скольких людей появится шанс! Тогда-то мы и загорелись», – вспоминает Байкен.
Сама разработка представляет собой сенсоры, которые надеваются на голову, именно с них считываются импульсы. Первым делом, электроды нужно смочить специальным веществом, затем надеть. Этот аппарат держит связь с компьютером через Bluetooth. Ребята признаются, что данное приспособление иногда ошибается, поэтому сейчас они работают над точностью распознавания сигнала, для этого применяется машинное обучение.
После подключения к компьютеру нужно зафиксировать нейтральное состояние мозга.
Сенсоры реагируют даже на моргание, поэтому в течение 30 секунд ничего не нужно делать, привести себя в спокойствие, ни о чем не думать. Далее можно тренировать модель на сгибание или разгибание руки.
«Если мы хотим согнуть руку, сначала ставим функцию «Сжать» и думаем только об этом. Сигнал анализируется, подается определенное количество напряжения на мотор, и наша рука постепенно сгибается. Так, постепенно, с каждым разом нервные клетки будут восстанавливаться», – поясняет Асхат.
У данного тестового прототипа только две функции: сжатие и разгибание руки, в дальнейшем парни хотят задействовать и пальцы.
«Мы провели анализ, изучили документы, научные статьи и выявили, что человек пользуется в основном тремя пальцами, вот и решили акцент сделать на них. В будущем также хотим, чтобы человек смог поворачивать руку, крутить ею. Механически все это возможно, но пользователю нужно будет это тренировать, настраиваться. Железную часть в этом деле подготовить легче», – говорят разработчики.
Подумали студенты и о тех людях, которые лишились кисти и создали специальный протез, его тоже можно подключить к этой системе. В целом, по прогнозам наших собеседников, аппарат будет включать в себя около 15 функций, в числе которых и реабилитация ног. Чтобы внедрить это в медицину потребуется немало времени.
«Для того, чтобы в рабочий вариант привести, надо еще полгода», – так говорит координатор проекта, кандидат PhD наук Назарбаев Университета Бейбит Абдикенов. Он вносит свой вклад в части машинного обучения.
«В мире есть подобные проекты. Все они очень разные. В Казахстане доступны только обычные протезы рук, мы называем их пассивные – в них нет робота, они не обучаются, сигналы не распознают, не реабилитируют в общем. Мы не говорим, что благодаря нашему изобретению больной на 100% выздоровеет, но это все равно улучшит его состояние. Плюс, для реабилитации человеку не нужен будет специалист – медсестра или врач. Он спокойно дома сможет подключить аппарат и сам потихоньку разрабатывать. И через полгода-год рука уже будет лучше функционировать», – рассказывает Бейбит.
Для того, чтобы люди наконец получили готовый продукт Асхат и Байкен каждый день пытаются его совершенствовать. Университет они окончили в этом году, но продолжают сотрудничать с профессором Прашант Жамалом.
«Для нас главное – довести дело до конца», – повторяют они.
«В основном мы ссылаемся на научные работы, статьи, чтобы знать какие могут быть подводные камни в этом деле. Мы не рассматриваем подобные готовые проекты в других странах, так как это не показывает нам процесс создания. Пока мы не думаем о коммерциализации и вхождении в индустрию, все мысли об улучшении аппарата. Кстати, нам нужен нейробиолог в команду», – говорит Асхат.
Все возникающие вопросы молодые люди могут задать профессорам Оклендского, Лидского, Оксфордского университетов.
«Наш профессор в этой сфере уже 15 лет, он работал в Новой Зеландии, в Назарбаев Университете он с 2014 года. Он сотрудничает с этими тремя университетами и предоставил нам возможность общаться с их профессорами», – делятся ребята.
Их рабочие будни проходят в лабораториях и в Технопарке Astana Business Campus. В планах – открыть отдельную лабораторию в стенах Назарбаев Университета по био-робототехнике.
«И школы, и университет в этом направлении нас поддерживают, и сам профессор заложил определённый бюджет. Его идея – взаимодействовать не только внутри университета, но и сотрудничать с другими вузами, особенно медицинскими. С их знаниями и нашим инженерным потенциалом мы могли бы делать полезные вещи для общества», – рассказывает Бейбит.
На фото проект, который уже получил финансирование от Astana Business Campus и после усовершенствования будет внедрен в производство.
Это – мягкая перчатка Robo-glove для естественного управления парализованной кистью. Работает она на базе браслета, который улавливает мышечную активность и предает сигналы перчатке, которая в свою очередь позволяет кисти сжиматься и разжиматься. Она очень мягкая, легко снимается и чистится. Браслет можно заряжать, так что служить он будет достаточно долго.
Создатели проекта – пятеро студентов 3 и 4 курсов. Все они представители Студенческого клуба биомедицинской инженерии. Президент клуба Асель Кадыркул рассказала одну интересную историю, которая побудила молодых людей реализовать этот проект.
«Однажды к нам обратилась женщина, чей ребенок страдал невральной амиотрофией, это когда у человека постепенно парализуется все тело. Ее сынишка только пошел в школу, его кисть была парализована, и он даже не мог писать ручкой. Она попросила нас сделать какой-нибудь гаджет, чтобы помочь ему. Мы обратились к профессору Прашант Жамалу и начали работать над проектом для этого ребенка. Перед тем, как найти нас, эта мамочка обращалась в институты Кореи, искала решение для своего сына в других международных организациях, которые занимаются протезированием и везде получила отказ. Получается, она надеялась только на нас», – вспоминает Асель.
Браслет ребята начали использовать, когда в первый раз встретились с мальчиком и обнаружили у него мышечную активность, так как болезнь дальше кисти ещё не распространилась. Так, каждый раз, когда ребенок будет напрягаться, чтобы сжать свою руку – это будет положительно сказываться на состоянии его кисти.
В комплекте с браслетом идут специальные компактные прищепки для регулирования размера.
До этого случая команда работала над прототипом протеза руки для людей, у которых вообще нет кисти, и он также регулировался мышечной активностью, поэтому двигаться в этом направлении студенты начали давно.
«Перчатка Robo-glove – это наш первый прототип, мы будем его дорабатывать, делать максимально компактным и удобным. У нас в команде инженеры, биологи и экономист. Общими усилиями в будущем мы хотим создавать перчатку каждому нуждающемуся индивидуально, делая замеры руки. Маме и ее ребёнку, обратившимся к нам, мы планируем помочь до сентября», – говорит Асель.
Беседуя с каждым из студентов, сложно не заметить с каким воодушевлением они рассказывают о своих детищах. Все они имеют одну цель – помочь тысячам казахстанцев, именно поэтому щепетильно относятся к каждой детали, стараясь довести все до совершенства. Мы будем следить за тем, как продвигаются их проекты и обязательно расскажем, когда их впервые будут использовать.
Екатерина ЗУНЗЯК
