Искусственное тело на службе у человека

Когда скептики вслух сомневаются в возможности создания искусственного тела человека в считанные десятилетия, это говорит лишь о том, что они плохо знакомы с новейшими достижениями науки и техники в этой области.

Эксперты движения "Россия 2045" подготовили обзор социально значимых научных открытий и изобретений, которые помогают людям, так или иначе нуждающимся в помощи механизмов, искусственных органов и систем для того, чтобы жить полноценной жизнью.

По оценкам ООН, каждый десятый житель планеты имеет инвалидность - это более 650 миллионов человек. В России, по официальным данным, проживает около 10 миллионов инвалидов, по неофициальным - около 15 миллионов. Но проблемы многих из них решаемы уже сейчас, жизнь других изменится с помощью технологий ближайшего будущего.

Уже сейчас есть протезы, которые не просто дублируют функции конечностей, но и работают, по меньшей мере, так же хорошо, как естественное человеческое тело. Американская компания Berkeley Bionics прославилась разработками в военно-промышленном комплексе. Но по-настоящему знаменита она своими е-ногами. Этот экзоскелет для инвалидов-колясочников (eLegs) вошел в 50 лучших изобретений 2010 года, по мнению журнала Time. Неоднократно отличилась в области устройств-помощников компания Honda. Миниатюрный портативный экзоскелет Walking Assist Device создан помогать передвигаться пожилым людям со слабым опорно-двигательным аппаратом. Весит устройство всего 2,8 килограмма, батареи хватает на два часа непрерывной ходьбы со скоростью четыре с половиной километра в час.

Шотландская компания Touch Bionics разработала робототехнический протез кисти руки под названием i-LIMB. Все пальцы протеза работают по отдельности, благодаря чему человек может брать "рукой" даже хрупкие предметы. Пользователь управляет устройством собственными мышцами и мозгом, может соотносить силу воздействия протеза на предмет, а внешне она почти неотличима от настоящей. Разработка Touch Bionics находится в открытой продаже и стоит 30 тысяч евро.

Ученые из лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса по заказу исследовательского агентства Пентагона DARPA разработали полностью интегрированный протез руки Proto 1. Протез напрямую соединен с нервной системой человека путем хирургического перемещения нервов в месте прикрепления протеза. Возможности такого протеза приближены к возможностям человеческой руки.

Последние разработки экзоскелета могут помочь полностью или частично парализованным людям. Exoskeleton Prototype 3 (EXO-UL3) способен двигаться в разных плоскостях и имитировать до 95% движений человека. Но главное - управление экзоскелетом осуществляется нейронными сигналами мозга человека.

Ученые из Токийского университета сельского хозяйства и технологии разработали механизированный костюм для пожилых фермеров Power Assist Suit, способный выдерживает большие нагрузки.

По заказу американского военно-промышленного гиганта Lockheed Martin был разработан антропоморфный экзоскелет HULC с гидравлическим приводом. Гибкая конструкция позволяет человеку ползать, приседать, бегать с грузом, превышающим 90 килограммов. Бортовой компьютер экзоскелета регистрирует мышечные сокращения, то есть, как выражаются сами создатели, "чувствует" желания и намерения человека и реализовывает их.

Наиболее сложная система в человеческом организме - это мозг. Но и здесь специалисты в области биомедицины достигли впечатляющих результатов. Ученые американской компании Neural Signals создали микрочип - синтезатор речи - и внедрили его в головной мозг 26-летнему мужчине, полностью парализованному после аварии. Благодаря операции мужчина впервые спустя десять лет после аварии смог издавать простые звуки.

Итальянские ученые создали экспериментальную модель устройства, которое дает возможность инвалидам силой мысли осуществлять элементарные бытовые операции: открыть дверь, включить свет, взять трубку телефона. Устройство выглядит как робототехническая рука, связанная с пациентом датчиками, улавливающими электронные импульсы головного мозга. Сконцентрировавшись на нужном объекте в комнате, инвалид задействует компьютер, который "понимает" желание пациента и осуществляет операцию.

Новый этап развития медицины эксперты связывают с разработкой высокотехнологичных гаджетов - устройств, работа которых заключается в контролировании показателей жизнедеятельности конкретного человека. Британские ученые из университета Сассекса разработали сенсоры электрических потенциалов, которые могут записывать ЭКГ или ЭЭГ без прямого физического контакта, улавливать сигналы от мышц и нервных волокон. А умный чип от канадской компании Zarlink Semiconductor не просто отслеживает основные показатели состояния владельца - пульс, давление, уровень инсулина и прочее, но и сумеет самостоятельно набрать 911 и вызвать помощь в критической ситуации. Чип может устанавливаться непосредственно в тело человека, но работает и на расстоянии двух метров от него.

Российские ученые разработали устройство для диагностики нарушения свертывания крови. Прибор "Тромбоимиджер" измеряет степень риска тромбоза в считанные минуты, в планах разработчиков серийное производство устройства начнется уже в 2012 году. А инженеры Siemens разработали портативное устройство, которое предупреждает астматиков о приступе за сутки до его начала.

Наука развивается и в области искусственных органов и тканей. Канадские ученые создали полимер, обладающий свойствами мышечной ткани, в будущем он может служить импантом для выращивания мышечных клеток человека. Уже созданы первые в мире искусственные сухожилия, искусственная кожа с потовыми железами, мимические мускулы. Существуют биопринтеры, "печатающие" органы из живых клеток. В ноябре прошлого года омские хирурги провели первые операции по имплантации искусственного сердца пациентам с тяжелой сердечной недостаточностью. Исследователи из калифорнийского университета представили имплантируемую искусственную почку. Существуют разработки искусственной поджелудочной железы. Искусственная сетчатка, роговица, невизуальный итерфейс для вождения автомобилем, оптические импланты, вживляемые в глаз, и даже бионическое око - сегодня это уже реальность.

Мир меняется. И мы меняемся вместе с ним. Технологии, которые казались неосуществимыми еще пару десятков лет назад, сегодня входят в жизнь обычных людей. Полезные устройства, ранее имевшие внушительные размеры, теперь умещаются в кармане пиджака. Вам все еще не верится, что прогресс коснется и вас? К счастью, это происходит независимо от пессимизма скептиков, лишенных воображения. Ученые просто делают свое дело.