Помните сцену из фильма «Чужой», когда героиня Сигурни Уивер в финальном бою против Королевы Чужих использует погрузчик-экзоскелет? Пока мы наблюдали за выдумками фантастов, ученый из Японии изобрел вполне реальный экзоскелет-робот.
Костюм-робот HAL (Hybrid Assistive Limb) уже несколько лет используется в медицине и помогает достичь невероятных результатов в области реабилитации людей с нарушением опорно-двигательного аппарата. Первый вариант костюма, HAL 3, помогает в восстановлении двигательной функции ног.
К талии и ногами крепятся каркас, провода и специальные датчики, которые улавливают команды, посылаемые из мозга к мышцам. Эти импульсы поступают во встроенный компьютер, который оценивает нагрузки и активизирует необходимые части экзоскелета.
Изображение с сайта mikeshouts.com
Важно то, что этот сигнал возникает даже тогда, когда он недостаточно силен для того, чтобы активировать мышцы. Это значит, что костюм-робот могут использовать люди, частично или полностью утратившие подвижность ног в связи с травмами позвоночника, черепно-мозговыми травмами, заболеваниями мозга или нервно-мышечной системы.
Датчик реагирует на одну только мысль о движении, запуская сохраненную в памяти встроенного компьютера программу движения ног. Таким образом, аппарат осуществляет движение за пациента и помогает его нервной системе отчасти вспомнить движение, отчасти выучить его заново, тем самым приближая восстановление двигательной функции. В результате регулярных занятий мышечная функция налаживается даже у тех пациентов, чья реабилитация до сих пор считалась невозможной.
Есть и другой вариант робота – HAL 5, модель в полную величину человеческого роста – помогающий в восстановлении рук, ног и торса. Этот вариант костюма помогает надевшему переносить предметы, в пять раз превышающие максимальную нагрузку при обычных условиях. Таким образом, костюм может использоваться не только в реабилитации и уходе за лежачими больными, но и в работе, требующей повышенной физической нагрузки, – строительстве или в спасательных операциях. Так, одна из версий HAL была разработана в 2011 году для работников АЭС в Фукусиме, которым необходимо было носить сильную радиационную защиту для произведения очистки на атомной электростанции.
Йошиюки Шанкай Фото с сайта amazonaws.com
Чудодейственный костюм изобрел профессор Цукубского университета Йошиюки Шанкай, проведя в работе над ним более 20 лет. Очарованный роботами с самого детства, Шанкай посвятил жизнь созданию машины для «поддержки человечества».
После получения докторской степени в области робототехники в 1989 году он начал разработку экзоскелета HAL. С 1990 по 1993 годы Шанкай провел, изучая расположение нервных клеток, отвечающих за двигательную активность ног. Еще четыре года потребовались ему и его команде для сборки комплектующих частей прототипа современного робота.
Наконец, в 2000 году прототип HAL 3 был готов, но он подсоединялся к компьютеру, одна только его батарея весила 22 кг и требовалось несколько человек, чтобы его надеть. Все это делало его совершенно непригодным для использования.
Со временем общий вес робота уменьшился до 10 кг, а батарея и встроенный компьютер стали крепиться непосредственно к талии носителя. В 2004 году Йошиюки Шанкай основал венчурную компанию «Кибердайн Инк.» («Cyberdyne Inc.») для реализации идеи создания роботомеханического костюма. Интересно, что название компании повторяет часть названия выдуманной корпорации «Кибердайн Системс», создавшей Терминатора в одноименном фильме Джеймса Кэмерона.
С 2008 года «Кибердайн Инк.» начала сдавать в аренду костюмы HAL в медицинских целях. К октябрю 2012 года около 130 медицинских учреждений по всей Японии использовали в своей реабилитационной практике, в общей сложности, более 300 костюмов, арендуя их за 2,000 долларов в месяц.
В феврале 2013 года HAL получил международный сертификат безопасности, а в августе 2013 прошел и сертификацию ЕС. Сейчас аппарат также применяется в некоторых медучреждениях Германии.
Один из наиболее известных случаев реабилитации связан с немецким архитектором Филиппом фон Глиcжински (Philippe von Gliszynsk). Зимой 2010 года, чистя крышу от снега, он поскользнулся и упал с высоты трех метров. С тех пор он был парализован ниже двенадцатого позвонка. После операции и обычной реабилитации ему пришлось привыкать к мысли о жизни в инвалидном кресле. В начале реабилитации с применением экзоскелета в феврале 2012 года путь длинной 10 метров занимал у него 72 секунды. В июне 2012 года это были уже 26 секунд. Осенью 2012 года он мог проходить до 1000 метров с помощью колесного ходунка и без посторонней помощи.
«До сих пор роботы оставались только предметов научных разработок и не выходили за пределы исследовательских институтов, – замечает Йошиюки Шанкай. – Но теперь они действительно становятся частью нашей жизни». Ограничится ли сфера использования роботов «поддержкой человечества», или смелые идеи Джеймса Кэмерона станут явью – на эти вопросы ответит только будущее, а пока реабилитация с применением новой технологии дает многим людям надежду на возврат к независимости в движении.
