Южнокорейские ученые создали умную одежду, которая поможет пациентам с мышечной дистрофией

Новости МирТесен

Ученые из Южной Кореи создали носимую роботизированную систему, выполненную в виде обычной одежды. Эта «умная» ткань способна самостоятельно создавать ультратонкие «мышцы» из микронитей сплава с памятью формы. Текстильные мышцы, имеющие вес всего 10 грамм, обладают значительной силой, позволяющей поднимать грузы весом от 10 до 15 килограммов, и обеспечивают необходимую свободу движений. Данная разработка открывает новые возможности для помощи пациентам, страдающим от нервно-мышечных расстройств.

Заболевания, например мышечная дистрофия Дюшенна, существенно влияют на способность пациентов к самообслуживанию и ухудшают качество их жизни. Постепенная потеря мышечной силы приводит к возрастающей потребности в помощи, оказываемой сиделками или членами семьи, что оказывает неблагоприятное воздействие на самооценку и психологическое благополучие. Роботизированный экзоскелет, созданный в Южнокорейском институте машин и материалов (KIMM), направлен на решение данной проблемы.

Поддержка мышц плечевого пояса имеет первостепенное значение, так как при нервно-мышечных расстройствах они подвержены наибольшему воздействию. Плечевой сустав играет важную роль в повседневных задачах, включая прием пищи, гигиенические процедуры и одевание. Широкий диапазон движений и возможность выполнения сложных вращений усложняют задачу обеспечения его поддержки. В настоящее время используемые экзоскелеты зачастую являются слишком массивными и некомфортными, что сдерживает их внедрение в медицинских учреждениях.

Новая система предусматривает использование автоматического ткацкого станка, который непрерывно и без участия человека формирует текстильные мышцы из нитей сплава с памятью формы. Толщина этих нитей составляет всего 25 микрометров, что меньше диаметра человеческого волоса. Разработчики заменили металлическую катушку на натуральное волокно и внесли улучшения как в технологию создания текстильных мышц, так и в конструкцию самого станка. Благодаря этому удалось организовать стабильное и масштабное производство. В итоге были получены текстильные мышцы весом 10 грамм, способные поднимать ощутимые грузы.

В отличие от традиционных переносных роботов, которые применяют тяжелые и объемные двигатели или пневматические приводы для обеспечения работы суставов, новая разработка отличается легкостью и гибкостью. Она повторяет конфигурацию сложных суставов, например, плечевого, и при этом активно их поддерживает. Это первая в мире носимая система, напоминающая одежду; ее вес не превышает двух килограммов, и она может одновременно поддерживать локоть, плечо и талию. Данный комплекс уменьшает мышечные усилия, требующиеся для выполнения повторяющихся физических задач, на 40 процентов.

В Сеульской национальной университетской больнице (SNUH) были проведены клинические испытания, посвященные изучению эффективности системы у пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна. Полученные данные подтверждают ее действенность, в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, показали, что при поддержке плеча робот-костюм улучшил амплитуду движений пациентов более чем на 57 процентов.

Эта технология, помимо поддержки людей с ослабленной мускулатурой, может быть полезна в таких сферах, как логистика и строительство, для уменьшения физической усталости и увеличения эффективности работы. Возможность постоянного изготовления текстильных мышц высокого качества способствует быстрому выводу технологии на коммерческий рынок и ее внедрению в производство. Разработчики планируют продолжать совершенствовать переносные роботизированные системы, чтобы ускорить появление продукта и занять лидирующие позиции в данной области.