Digital age: Техно пробиви и открития

Какво ново в света на технологиите и откритията? Вижте актуалните тенденции в седмичния ни обзор: 

Спиналният имплант, който предава данни от вътрешността на тялото ви

Екип от изследователи от Университета в Питсбърг е разработил иновативен, самозахранващ се спинален имплант, способен да предава данни за оздравяването ни в реално време от вътрешността на тялото. Тази технология може да трансформира следоперативното наблюдение на операциите за спинална фузия, намалявайки нуждата от рентгенови снимки и лични посещения.

Проектът, който е наречен „Wireless Metamaterial Interbody Cage for Real-Time Assessment of Lumbar Spinal Fusion In Vivo“, подробно описан в статия, публикувана в списание Materials Today, е получил финансиране от 352 213 долара от Националните здравни институти на САЩ (NIH). Той се ръководи от професорите Амир Алави, експерт по строително инженерство, и Нитин Агарвал от катедрата по неврохирургия, които обединиха сили, за да разработят медицинско устройство без батерии или електронни компоненти, което генерира собствена енергия чрез физически контакт.

Изработен от метаматериали (структури, съставени от проводими и непроводими слоеве), този имплант може да произвежда енергия чрез контактна електрификация и да предава сигнали безжично. Благодарение на това системата функционира като интелигентен сензор, способен да докладва за процеса на възстановяване, без да подлага пациента на радиация.

Всяка година близо един милион пациенти се подлагат на операция за спинално сливане, при която два прешлена се съединяват с костна присадка и метална структура. Досега лекарите разчитаха на периодични рентгенови снимки и клинични симптоми, за да оценят напредъка, но с този напредък те ще могат да наблюдават процеса дистанционно и непрекъснато, предвиждайки потенциални усложнения.

Устройството работи въз основа на натиска, който прешлените упражняват върху импланта. С напредването на сливането костта абсорбира повече натоварване и интензитетът на сигнала намалява. Тази информация се събира от електрод, поставен на гърба на пациента, и се предава в облака, където специалистите могат да анализират данните и да коригират лечението в реално време. 

* * *

Дрон с размерите на Boeing 737 тежи по-малко от играч от НБА

Стартъп компания от Сиатъл представи дрон, захранван със слънчева енергия, с размах на крилете на Boeing 737 и тегло, по-малко от това на играч от НБА. Компанията Radical е разработила Evenstar - прототип, проектиран да лети автономно в продължение на месеци в стратосферата, с цел осигуряване на свързаност и високопрецизно наблюдение. Дронът Evenstar се откроява със своята ултралека структура и 36-метров размах на крилете, захранван от слънчева енергия. Въпреки размерите си, той тежи само 109 кг, което му позволява да остане във въздуха за продължителни периоди.

За да добиете представа, Лука Дончич, настоящ играч на Лейкърс и бивш играч на Далас Маверикс и Реал Мадрид, е тежал 110,6 кг преди началото на сезона в НБА. Освен това, той може да носи до 15 кг полезен товар, достатъчно за побиране на телекомуникационно оборудване, камери или атмосферни сензори.

Radical въвежда термина StratoSat, за да определи своя летателен апарат, категория, която съчетава характеристиките на сателитите с гъвкавостта на дроновете. Тези превозни средства могат да работят в стратосферата седмици наред, генерирайки по-ниски разходи и предлагайки изображения с висока резолюция или интернет покритие в селски или изолирани райони.

Първият тестов полет се проведе в Тиламук, Орегон. Дронът беше изстрелян от превозно средство, достигайки ниска височина и скорост от приблизително 24 км/ч. Въпреки че тестът беше проведен с батерия вместо слънчеви панели, той послужи за проверка на структурната стабилност, контрола с изкуствен интелект и комуникационните системи.

Radical твърди, че технологията му може да предложи реална алтернатива на сателитите, чието изстрелване е скъпо, и на конвенционалните дронове, които имат ограничен обхват. С Evenstar компанията се стреми да поддържа дълготрайни полети и да покрива големи площи с ниска консумация на енергия. 

* * * 

Южна Корея създава „текстилни мускули“, които са по-тънки от косъм

Южна Корея е разработила иновативно поколение текстилни мускули, тънки колкото човешки косъм, които могат да бъдат интегрирани в дрехи, за да подобрят силата и мобилността на тялото. Този научен пробив, ръководен от Корейския институт по машини и материали (KIMM) и публикуван в списанието IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, може да трансформира начина, по който взаимодействаме с носими роботи, доближавайки ни до възможността за дрехи със свръхчовешки способности.

Екипът, ръководен от изследователя Чол Хун Парк от Центъра за изследвания на напреднала роботика на KIMM, е проектирал автоматизирана система, способна непрекъснато да произвежда нишка от сплав с памет на формата с дебелина само 25 микрометра. Въпреки лекотата си, това влакно може да повдига между 10 и 15 килограма за всеки 10 грама материал, което го прави революционен материал за създаване на ултралеки носими роботи.

Съвременните носими роботи обикновено разчитат на тежки двигатели или пневматични системи, които ограничават движението и са неудобни за продължително носене. Новите тъканни мускули, разработени от KIMM, обаче имитират структурата на човешката тъкан, което им позволява да съпътстват естествените движения на тялото и да подпомагат едновременно множество стави, като например рамото, лакътя или кръста.

За да постигнат това подобрение, изследователите замениха металната сърцевина на предишните версии с естествени влакна и преработиха както тъкачната машина, така и задвижващия механизъм. Тази преработка позволи създаването на непрекъснат, стабилен и автоматизиран процес, гарантиращ хомогенно, висококачествено производство – съществено условие за бъдещата му комерсиализация и приложение в индустриалния и здравния сектор.

Най-забележителното приложение на тази технология е първият в света носим робот, тежащ по-малко от два килограма. Тази система може да увеличи мускулната сила с повече от 40% по време на повтарящи се задачи, което представлява значителен напредък за работниците, изпълняващи физически взискателни функции. Освен това е създадена ултралека версия за подпомагане на рамото, тежаща само 840 грама, специално проектирана за хора с мускулна слабост.

По време на клинични изпитвания, проведени в Националната университетска болница в Сеул, това устройство подобри обхвата на движение на рамото с повече от 57% при пациенти с мускулна дистрофия на Дюшен и други невромускулни заболявания. Тези цифри потвърждават потенциала на системата за медицинска рехабилитация, както и възможните ѝ приложения в логистиката, здравеопазването и строителството.