АмГУ создает механические руки для химиков

Избавить специалистов химлабораторий от воздействия ядовитых веществ — цель, которая движет молодыми учеными АмГУ. Дмитрий Горюнов и его коллеги разработали роботизированные «руки» для химиков. Созданные манипуляторы способны перемещать емкости с химикатами, смешивать в них жидкости, а главное — открывать стеклянные пробки с притиркой у лабораторных бутыльков и пользоваться пипеткой — подобной функцией не обладает пока ни один существующий в мире манипулятор. Более того, механические «руки» очень компактные и могут разместиться в помещениях небольшой лаборатории. Их размер практически совпадает с человеческими.

— Сегодня сложно найти манипуляторы средних размеров. Существуют либо огромные аппараты по типу тех, что используют на заводах при сборке автомобилей, либо совсем маленькие. Их основная беда в том, что они работают исключительно со встроенными дозаторами и не способны перемещать тяжелые предметы, — рассказывает Дмитрий Горюнов, который в свои 23 года уже заведует лабораторией мехатроники и робототехники АмГУ. — Мы решили разработать новый манипулятор собственной конструкции и более широкого функционала.

На сборку ушло около двух лет. Причем большую часть времени новаторы потратили в ожидании необходимых запчастей из Китая. В результате появились два манипулятора: маленький способен поднимать предметы до 100 граммов, тот, что побольше, — до двух килограммов. Помимо уникальных функций, «руки» оказались как минимум в 5 раз дешевле — в пределах 200 тысяч рублей. По словам Дмитрия Горюнова, рабочий образец на Западе будет стоить больше одного миллиона рублей.

Конструкция механических рук модульная. В зависимости от задач, манипуляторам можно добавить высоты, длины, мощности, научить выполнять определенные действия. Благодаря этому сфера применения роботизированных рук вполне может выйти за пределы химической лаборатории, для которой они изначально создавались.

— Изначально стояла задача создать манипуляторы для смешивания ядохимикатов. Их предполагалось расположить под куполом с вытяжкой. Представьте, скольким химикам можно сохранить здоровье этим изобретением. Ведь порой в лаборатории человеку приходится взаимодействовать с ядохимикатами по 15 часов, — подчеркивает Дмитрий Горюнов. — Однако стало понятно, что изобретение может использоваться практически везде, где необходимо автоматизировать рутинные процессы и заменить человеческие руки. Все работы манипулятор способен сделать сам. Руками ничего трогать не нужно. Манипулятор подключается к компьютеру, задается программа, по которой он работает. Она простая в использовании, ее можно переписать под разные задачи.

Инноваторы АмГУ хотят добавить роботизированным рукам компьютерное зрение, чтобы манипулятор сам понимал, что за предмет перед ним находится, и выбирал нужный.

«Представьте, скольким химикам можно сохранить здоровье этим изобретением. Ведь порой в лаборатории человеку приходится взаимодействовать с ядохимикатами по 15 часов».

Студент научил солнечные батареи искать свет

Все гениальное просто. Эти слова можно отнести к изобретению Виктора Залесского, студента третьего курса электроэнергетического факультета ДальГАУ. Парень создал трекер для позиционирования солнечных панелей. Говоря простым языком, заставил солнечные батареи самостоятельно искать солнечный свет, крутясь вокруг своей оси.

— Эффективность обычных солнечных панелей многократно увеличивается, когда они начинают поворачиваться и искать солнечный свет, а не статично довольствоваться тем, что есть, — отмечает изобретатель. — Они подстраиваются под любую погоду, время года и климат, улавливая возможный максимум солнечного света.

Молодой человек признается: системы, позволяющие солнечным батареям улавливать свет, уже существуют, но они громоздкие и требуют специальных знаний для управления и обслуживания. Его ноу-хау простое настолько, что с его обслуживанием справится любой человек.

— Аналогов моему изобретению нет, потому что впервые не нужно никакого программного управления. И специалист не нужен. Все, что требуется этим панелям для бесперебойной работы, — сервисное обслуживание по мере надобности. Весь механизм состоит всего из датчиков света и двух моторных блоков: один отвечает за вертикальное движение, другой — за горизонтальное.

Простая технология оказалась недорогой в производстве. Демонстрационный макет (маленькая солнечная батарея и основание) небольшого размера занимает половину школьной парты. Образец потянул на 6 тысяч рублей. При этом крутящий момент двигателей стендового образца составляет 60 килограммов на один сантиметр.

На амурской инновационной выставке свой трекер Виктор Залесский представил публике впервые. Студент намерен продвигать свое изобретение и дальше.

В медакадемии начнут печатать живые органы

Группа юных ученых амурской медакадемии намерена создать в Благовещенске клеточную лабораторию, на базе которой начнут печатать «живые» органы, в частности печень. Об этом заявляет еще один участник первой амурской инновационной выставки Сергей Баранников. Правда, напечатанный орган не будут пересаживать людям — на нем будут проводить доклинические исследования лекарственных препаратов.

Сергей Баранников приехал учиться в Благовещенск из Тынды. Ему 20 лет, он студент медакадемии, а параллельно — сотрудник крупной биомедицинской компании «НекстГен Биосистемс». Она создана на условиях государственно-частного партнерства. С одной стороны, ее учредителем является АГМА, с другой — частный инвестор. В числе сотрудников компании как студенты-старшекурсники вуза, так и преподаватели. 

По словам Сергея Баранникова, сейчас по заказу амурских ученых в Новосибирске собирается высокоточный 3D-биопринтер. После сборки его доставят в Благовещенск. Использование 3D-биопринтера позволит фармацевтическим компаниям практически отказаться от использования подопытных крыс и мышей. 

— Печать живых тканей печени — актуальное направление в связи с развитием фармацевтической промышленности. В качестве опытных образцов для доклинических испытаний лекарств, как правило, используются грызуны. Их содержание обходится в сумму порядка 150 миллионов рублей. Однако тестирование лекарственных средств на лабораторных животных имеет ряд недостатков. Главный из них в том, что различные генетические особенности крыс могут сильно повлиять на ход тестирования, а соответственно — на эффективность исследований. Мы же предлагаем печать образцов тканей печени. Не просто отдельных клеток, а полностью ткань с кровеносной и лимфатической системой. Достоверность исследований лекарственного препарата на таких тканях достигает 100 процентов.

По расчетам ученых АГМА, аналоги человеческой печени дадут колоссальную экономию. Например, напечатанный на биопринтере образец оценивается в сумму около 60 тысяч рублей, к тому же он многоразового использования. Более того, с помощью биопринтера можно моделировать различные болезни, например, при испытании лекарства от гепатита С.

Сергей Баранников отмечает, что единственный аналог их разработки есть в США. Но проект американских коллег пока находится на начальном этапе. Амурское ноу-хау существует уже около полутора лет. Сейчас молодые ученые работают над оформлением патента.

Использование 3D-биопринтера позволит фармацевтическим компаниям отказаться от использования подопытных крыс и мышей. 

Дома будут строить за сутки

С ЗD-принтерами и моделированием связана деятельность компании, руководит которой благовещенец Александр Бунин. Правда, назвать его инноватором нельзя — в выставке он участвует скорее как человек, который продвигает изобретения в массы. Одним из таких изобретений в скором времени станет строительный 3D-принтер, который может напечатать небольшое здание площадью 100 квадратных метров за сутки.  

— На Дальнем Востоке печать на ЗD-принтерах пока не особенно развита. И мало кто знает, что 3D-принтеры применяются сегодня в строительстве, кулинарии, есть даже тканевые принтеры, принтеры, печатающие железо и дерево. Поэтому наша миссия —донести до жителей, что есть такие технологии, — говорит Александр Бунин.

В текущем году предприниматель намерен купить и привезти в амурскую столицу последнюю разработку новаторов из Иркутска. Они собрали строительный 3D-принтер, который печатает бетоном. Ноу-хау уже опробовано в деле — первый одноэтажный дом площадью 37 квадратов построили минувшей зимой в Подмосковье. За 24 часа 3D-принтер напечатал все элементы строения, включая несущие стены, ограждающие конструкции и теплоизоляционный слой. Строительство обошлось примерно в 600 тысяч рублей, то есть около 16 тысячи рублей за квадратный метр.

Для работы с принтером требуется два человека — они контролируют процесс печати и подают материалы, а также задают план строительства в специально разработанной программе. Разработчики утверждают: на установку и наладку устройства уходит не более 30 минут, а после работы на площадке не остается строительного мусора. Кроме того, принтер работает даже при температуре минус 35 градусов.

Холод поможет ученым выявить болезни легких

Инновации амурских ученых из Дальневосточного центра физиологии и патологии дыхания уже давно перешли от научной разработки к реальному воплощению. На выставке они представили два уникальных диагностических прибора. Один из них помогает выявлять у человека аллергию на холод и другие болезни дыхательных путей.

Начиная с 80-х годов научные сотрудники центра изучали влияние дальневосточного климата на местное и приезжее население. Наработав фундаментальную базу, последние 10 лет специалисты потратили на поиски и создание эффективного прибора, позволяющего выявить чувствительность человека к холоду.

— Прибор диагностирует реакцию легких на различные раздражители, в частности на холодный воздух. Пациент вдыхает воздух, охлажденный до температуры минус 20 градусов по Цельсию, датчики фиксируют температуру на вдохе и выдохе и выдают объемные характеристики дыхания», — отмечает ведущий научный сотрудник Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания Николай Ульянычев, который является одним из разработчиков прибора. — Врач получает отчет о состоянии легких и назначает лечение.

Специалисты центра говорят, что аппарат позволяет выявлять хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ). Ее опасность состоит в том, что в течение нескольких лет она практически не диагностируется. Симптомы проявляются на том этапе, когда любое лечение уже малоэффективно. Именно поэтому крайне важна ранняя диагностика. В России ХОБЛ диагностирована у одного миллиона человек. По словам медиков, в целом ХОБЛ подвержены около 5 процентов населения, но клинически она проявляется только у трех процентов жителей. Причем наиболее подвержены этому заболеванию люди, которые переезжают жить и работать в регионы с низкой влажностью — Амурская область в их числе.

Прибор может выявлять предрасположенность к астме. Согласно исследованиям, те, у кого есть непереносимость холода, — потенциальные астматики. А бронхиальная астма — это тяжелое социальное заболевание. Аппарат, по мнению ученых, будет полезен не только медикам, но и спортсменам и организациям, специалисты которых работают на Севере. Например, благовещенское ДВОКУ готовит военных для службы в арктических подразделениях. Конечно, все абитуриенты проходят медицинскую комиссию, но никто не выявляет у них чувствительность к холоду. Прибор это выявит, в итоге военный вуз  не будет тратить средства на подготовку человека, у которого есть такие противопоказания.

Пока существует только лабораторная установка в единственном экземпляре. Она прошла уже более тысячи испытаний. Главным образом тестировали пациентов центра. Сейчас специалисты активно ищут спонсоров на создание промышленного прототипа. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Прибор стал одним из резидентов фонда «Сколково». Ученые надеются, что это даст возможность к 2018 году выйти на небольшую промышленную серию.

Кардиограф и фонендоскоп в одном гаджете

Второму изобретению Дальневосточного центра патологии дыхания позавидовали бы даже в «Силиконовой долине» — амурские ученые совместили высокоточные кардиограф и фонендоскоп в небольшом гаджете в виде браслета. Устройство способно считывать информацию о дыхании и сердцебиении, анализировать результаты, и в экстренных случаях посылать тревожные сигналы родственникам пациента или врачу на телефон. Аналогичные приборы существуют, говорят разработчики, однако они заточены только на кардиограмму. Инновационность амурского гаджета как раз таки в том, что он может разделять тоны сердца и дыхательные шумы и мониторить состояние пациента сразу по двум направлениям — этого еще никто не делал.

Принцип работы гаджета довольно прост. Микрофон прибора крепится к шее пациента. Человек занимается своими делами, а датчик фиксирует показатели работы легких и сердца при разных видах деятельности. Затем данные оцифровываются и передаются на компьютер, смартфон или планшет. На конечном этапе специальное программное обеспечение анализирует полученные показатели и сигнализирует о возможной патологии, при которой нужно обратиться к врачу, даже если человек никаких отклонений в самочувствии не ощущает. Кроме того, если у человека останавливается сердце или дыхание, то программа подаст сигнал на телефон родственника или врача, которые смогут вовремя принять меры — например, вызвать скорую.

Прибор будет полезен не только в телемедицине. Благодаря ему профессиональные спортсмены смогут получать данные о сердечном ритме, частоте и глубине дыхания при нагрузке. Гаджет-браслет пока существует в виде лабораторного образца внутри научного центра, где он тестируется. Для создания промышленного образца ученым необходимо около 5 миллионов рублей. И еще 20 миллионов — для выведения в массовое производство. Себестоимость устройства будет колебаться от 10 до 15 тысяч рублей, уверены специалисты Дальневосточного центра патологии дыхания.

Виталий Платонов, проектный менеджер Дальневосточного представительства фонда «Сколково»:

— Ежегодно представительство фонда «Сколково» принимает около 100 заявок от инновационных проектов. Из них очень немногие получают статус резидентов. Но с каждым проектом мы работаем точечно и налаживаем обратную связь. Даем рекомендации, что нужно улучшить в проекте, чего не хватает, как найти необходимые ресурсы. Другими словами, мы не только принимаем заявки, как бюрократы, но еще и проводим консалтинговую работу. Самым активным регионом является Приморский край, на втором месте я бы поместил Амурскую область и Хабаровский край. В Хабаровском крае пять компаний вошли в число резидентов, в Амурской области — пока четыре. Но я надеюсь, что в Приамурье — это далеко не все разработки и по итогам первой амурской инновационной выставки мы найдем интересные и перспективные проекты.

Возрастная категория материалов: 18+