Témata
Reklama

Každý den nás překvapuje zprávami z vědeckotechnické sféry, která je nám sice ve své podstatě blízká, ale přesto někdy v detailech vzdálená, protože stačíme sledovat jen svůj obor. V tomto letošním seriálu stíráme hranice úzkého zaměřeni a zlehka se dotkneme překvapivých novinek odjinud. Kdo chce vědět víc, snadno si podrobnosti najde.

ZÁZRAKY MODERNÍ MEDICÍNY

Možná, že by této zprávě spíš lépe slušel titulek Elektronika dělá v medicíně zázraky. Ve spolupráci s biologií. Vynikajícím příkladem je například zpráva vědeckého týmu z univerzity v Newcastlu, který vyvinul „vidící ruku“.

Pod tímto označením je protéza doplněná miniaturní kamerou, díky níž dokáže ruka automaticky zaujmout správnou polohu, když její uživatel uchopí určitý předmět. Kamera analyzuje předmět, na který se zaměří, a to pomocí tzv. hlubokého učení. Za tímto označením se skrývá bezesporu jedno z nejdiskutovanějších témat umělé inteligence. Tato oblast nazývaná deep learning, někdy se říká také strojové učení, je tedy postup, který umožňuje počítačům učit se samostatně , aniž by tento proces byl přímo řízen nějakým programem.

Výsledkem je tedy skutečnost, že protéza správně uchopí i předmět, se kterým se nikdy předtím nesetkala. „Vidící ruka“ může učinit tento pohyb rychleji a s menší potřebnou koncentrací – podobně jako při intuitivním uchopení intaktní rukou.

Jak uvedly vědecké časopisy, vědci dosáhli při prvních testech na dvou dobrovolnících od 80 % do 90 % bezchybných manipulací. Díky tréninku a dalšímu vývoji by mohl být systém dále zdokonalen a tím by se možnosti jeho uplatnění v běžné praxi dále rozšířily. Nasazením senzorů nové generace by tak zřejmě bylo možné takto řídit i jednotlivé prsty umělé ruky.

Reklama
Reklama
Ruka, která vidí

Ovšem senzory hrají důležitou roli v řadě medicínských aplikací už dnes. Dovedou například pomoci invalidům odpovědět na otázku: „Je to hrubé, nebo jemné?“ Na takový dotaz dokáže naše nepoškozená kůže rychle odpovědět. Ale znecitlivělá?

Pomocí senzoru vyvinutého na École polytechnique fédérale de Lausanne se vrací hmat i do poškozeného konečku prstu.

Pomocí senzoru se vrací hmat i do poškozeného konečku prstU.

Princip spočívá v tom, že se do zakončení necitlivého prstu vysílají elektrické impulzy prostřednictvím implantovaných tenkých drátků napojených na nervy ve zbytku ruky. Jak uvedla pokusná osoba, cítila přitom strukturu povrchu. Testovaly se plastové destičky i jiné materiály a výsledky byly pozitivní. Měření mozkových proudů ukázala, že vzruchy vyvolané v centrální nervové soustavě elektronicky mohou být zpracovávány podobně jako ty generované lidskými smysly.

Vědci a technici v mnoha světových pracovištích pracují soustavně na zlepšování umělých lidských orgánů, tedy aby byly lehčí, komfortnější a levnější. Jednou z velkých výzev je senzorická zpětná vazba signálů z protézy do mozku nositele.

Samozřejmě se odehrávají také pokusy s implantací senzorů či čipů přímo do mozku, ale to vyvolává také mnoho etických otázek – do jaké míry potom elektronika ovlivňuje osobnost pacienta? Boří se hranice mezi technikou a člověkem, což ovšem může mít pozitivní i negativní dopady.

Většina vědců a techniků je však optimisticky naladěna. Zvláště těch, kteří se zabývají neurotechnologiemi. Do této oblasti řadíme například hlubokou stimulaci mozku a rozhraní mozek–počítač otevírá nové terapeutické možnosti, jež byly dosud nemyslitelné.

Tuto vědeckou oblast nazývá Kristoffer Famm, viceprezident britského farmaceutického koncernu GlaxoSmithKline, elektroceutikou. Pod toto označení spadají například chemické látky, jež ovlivňují jednotlivé nervové buňky, ale i miniaturní mikroelektronické součástky, jež při své aplikaci umožňují lépe poznat pochody v lidském mozku. Od poznání je krok k ovládání a potom jen krůček k manipulaci.

BEZ DIGITALIZACE TO NEJDE

Digitalizace, jeden ze základních předpokladů průmyslové revoluce začátku 21. století, ovlivňuje všechny oblasti našeho života, a tedy i zdravotnictví. Ostatně hezky to dokumentoval letošní ročník průmyslového veletrhu v Hannoveru.

Například německá kancléřka Angela Merkelová, letos doprovázená Beatou Szydlovou, premiérkou Polska, jež bylo partnerskou zemí veletrhu, při zahajovací procházce vybranými expozicemi obdivovala nejmenší motory na světě. Na svém stánku je vystavovala společnost Faulhaber.

Německá kancléřka Angela Merkelová s polskou premiérkou Beatou Szydlovou obdivovaly nejmenší motory na světě.

Tato firma patří k předním inovátorům v oblasti pohonů – od robustních motorů v přistávacím modulu Philae kosmické sondy Rosetta přes servomotory v bionických protézách až k filigránovým mikropohonům s vnějším průměrem 1,9 mm, jež jsou technologickým základem minimálně invazivních srdečních pump.

Jiný doklad uvedl ve své expozici koncern Siemens. Především v jeho hardwarových skupinách nabývají na významu digitální aktivity, jež byly představeny pod heslem „Objevte svět digitálního podniku“.

Přímo v expozici ukazoval koncern na velkém modelu farmaceutického zařízení přednosti digitalizace. Výsledkem je individualizace medicíny, kdy jsou léky připravovány podle diagnózy konkrétního člověka.

Celý proces začíná v laboratoři při přípravě medikamentu. Zde je vítaným pomocníkem software pro analýzy Sipat, který umožňuje optimalizaci výroby zavedením kontinuální produkce. Celý řetězec úkonů od příjmu lékařského receptu čili objednávky přes přípravu medikamentu až po jeho výdej podléhá přísné dokumentaci a v případě personalizace je doprovázen ještě zdvojenou kontrolou. Siemens vyvinul bezpapírovou metodu, jež snižuje náklady, urychluje výrobu, zkracuje dobu potřebnou pro dodání léku pacientovi, aniž by byly sníženy nároky na předepsanou dokumentaci.

Příkladem je léčení nádorů. Lékař diagnostikuje druh onemocnění a podle rozsahu postižení a celkového zdravotního stavu nemocného předepíše léčbu léky odpovídající potřebě konkrétního pacienta. Na veletrhu firma ukázala řešení vypracované ve spolupráci s biotechnologickou firmou BioNTech, která se specializuje na individuální imunologické terapie rakoviny.

V multidisciplinární spolupráci fyziky a chemie mohou vývojáři v technologických laboratořích pracovat na inteligentních materiálech, jež by měly optimalizovat medicínskou techniku. Jedno z výzkumných pracovišť zabývajících se touto tematikou je umístěno na univerzitě v Kielu. Zaměřuje se především na nanotechnologie.
Digitalizace se uplatňuje také v analytických přístrojích. Výsledkem je fakt, že rakouský biochemik Oliver Hayden spolu s Holanďanem Janem van den Boogaartem byli nominováni na Evropskou cenu za nejlepší vynález. Jsou totiž autory testu na spolehlivou diagnózu malárie. Evropský patentový úřad ocenění, které uděluje od roku 2006, předal 15. června v Benátkách.

Podle Světové zdravotnické organizace bylo v roce 2015 na světě asi 215 milionů lidí infikováno malárií a téměř půl milionu jich na ni zemřelo. Doposud neexistuje automatizovaný krevní test pro diagnostiku tropických nemocí, takže je detekováno jen 10 % všech infekcí.

Hayden a Van den Boogaart se zaměřili na identifikaci specifických onemocnění způsobených změnami v krvi pacientů. Ti, u nichž se snížil počet krevních destiček (trombocytů), onemocněli malárií. To samo o sobě by asi nebylo dostačující pro stanovení diagnózy. Avšak kombinací 30 různých hodnot byli vědci schopni vytvořit jakýsi „otisk prstu“ malárie, tedy komplex příznaků, který umožňuje diagnostikovat nemoc s jistotou 97 procent. Vědci kontaktovali výzkumný tým společnosti Siemens ve Vídni, která pracuje v oblasti biosenzorů, a vyvinuli specifický algoritmus pro malárii, který integrovali do krevního skeneru divize Siemens Medical Healthineers. Výsledkem je automatizovaná metoda, která umožňuje snadnou diagnostiku s nižšími náklady než dosud. Mezitím se oba výzkumníci zaměřili na automatizovanou diagnostiku leukémie.

PRO ZÁCHRANU ŽIVOTA

Hodinky Apple Watch mají potenciál stát se „zachráncem životů“. Mají totiž zabudovaný snímač pulzu s extrémní přesností, který rozezná s 97% pravděpodobností poruchy srdečního rytmu.

Toto zjištění vychází ze studie University of California, jejíž vědecký tým App Cardiogram testoval 6 158 nositelů hodinek Apple Watch. Většina z nich měla normální funkci srdce a bezvadný EKG, ale 200 z nich se zúčastnilo testů s diagnózou poruchy srdečního rytmu. Na základě zjištěných dat, jež tým získal pomocí Apple Watch – tedy celkem 139 milionů měření srdeční frekvence a 6 338 záznamů EKG – trénovali vědci neuronovou síť, aby se naučila rozpoznávat poruchy srdečního rytmu.

Hodinky zachraňují život

Výsledky ukázaly, že by hodinky mohly sloužit obdobně jako implantabilní kardiovertery-defibrilátory, jež se voperovávají pacientům s rizikem náhlé srdeční smrti, a to podobným způsobem jako pacemakery. Permanentně monitorují pacientovu srdeční činnost, a pokud detekují maligní arytmii, vyšlou výboj.

Defibrilace je vlastně elektrická terapeutická metoda, která slouží ke zvrácení maligních srdečních arytmií (fibrilace komor, flutter komor a hemodynamicky významná setrvalá komorová tachykardie s bezvědomím), jež by bez zásahu nevyhnutelně vedly ke smrti. Princip spočívá v průchodu elektrického výboje pacientovým myokardem, který způsobí depolarizaci všech jeho vláken, po níž by se měl obnovit správný rytmus.

Karel Sedláček

Sedlacek.Kar@seznam.cz

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 170725
Datum: 27. 06. 2017
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Platforma pro kolaborativní návrh i výrobu

Každoroční uživatelské setkání společnosti Dessault Systèmes dostalo nové jméno 3DExperience World. Jde o pokračování pravidelné konference Solidworks World pro uživatele softwarových nástrojů Solidworks. Nové jméno odráží nový ekosystém tvořený celou řadou inovativních řešení od společnosti Dassault Systèmes. Akce 3DExperience World 2020 se konala začátkem února v americkém Nashvillu ve státě Tennessee a účastnilo se jí na 6 000 konstruktérů, inženýrů a prodejců z celého světa.

Jízdní kola z vesmírného inkubátoru

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Najít dveře do budoucnosti

Již 20. ročník Ceny Wernera von Siemense vyvrcholil 22. února slavnostním večerem v pražské Betlémské kapli. Za své práce zde převzalo ocenění celkem 25 nejlepších mladých vědců, studentů a pedagogů. Werner Siemens prý řekl: „Lepší než bušit hlavou do zdi je najít v ní očima dveře.“ Z mladých lidí, kteří převzali ocenění nesoucí jeho jméno, by měl jistě radost. Všichni totiž dokázali nejen najít dveře, ale otevřít je do budoucnosti.

Související články
Zvídavé neutrony

Teroristické útoky v Belgii ukázaly, že v kontrole zavazadel v dopravních terminálech jsou povážlivé rezervy. Nadějí mohou být neutronové skenery, které oproti klasickým bezpečnostním rámům a rentgenům dokážou odhalit i samotnou výbušninu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Fanfáry pro inovátory

Soutěž o Zlaté medaile brněnského Mezinárodního strojírenského veletrhu se datuje již k roku 1964. Za tu dobu byly oceněny stovky vystavovaných exponátů, některé z nich jako světové unikáty. Za ta léta jsme se ale však setkali i s balastem, který technické veřejnosti předstíral, jaké výborné věci vznikají v hlavách československých socialistických konstruktérů. Soutěž v porevoluční době postupně ztrácela na třpytu, exponenciálně rostly počty udíělených medailí a naopak klesal respekt technické veřejnosti k soutěži.

Atraktivní projekty: Sluneční ostrovy plné krás…

Snad jen o letní dovolené na mořské pláži mohou napadnout architekty a konstruktéry myšlenky na plující ostrovy poháněné sluneční energií.

Od matematických modelů k domácí elektrárně

Technici znají organický Rankinův cyklus (ORC) již od 19. století, ale až donedávna se nedařilo pro něj nalézt praktické využití. V posledních letech se na využití principu ORC zaměřili v Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB). Výzkum tepelných cyklů s nízkým výkonem se jevil jako perspektivní v oblasti mikrokogenerace a využití odpadního tepla. Zvýšený zájem o ORC souvisel především s vývojem „domácí“‎ mikroelektrárny WAVE, která nyní již úspěšně „běží“‎ ve zkušebním provozu.

Chceme se přiblížit průmyslové sféře, říká rektor Tomáš Zima

Před rokem založila nejstarší česká univerzita společnost Charles University Innovations Prague, s. r. o. Šlo o první počin, který se uskutečnil na české univerzitní půdě. O zkušenostech a prvním úspěchu z univerzitního podnikání jsme si povídali s rektorem Univerzity Karlovy profesorem Tomášem Zimou.

Firmy oceňují studentskou mezioborovou spolupráci

Už po patnácté se na Západočeské univerzitě v Plzni uskutečnil ojedinělý výukový projekt DESING, v němž studenti z několika zdejších fakult pracují v multioborových týmech na tématech zadaných průmyslovými podniky. Vyvrcholením jeho, již 15. ročníku, byl jubilejní 10. mezinárodní workshop, který proběhl začátkem dubna ve Vědeckotechnickém parku Plzeň. Čtyři nejúspěšnější plzeňské a dva bavorské studentské týmy tu v anglicky vedených prezentacích představily návrhy svých technických produktů.

Budoucnost výroby tkví v inovacích, Část 3. Inovační workshop

Jsme zemí s průmyslovou tradicí, díky níž jsme se z provincie stali jednou ze předních ekonomik světa. Dnes ale nedokážeme plně využít inovační potenciál a zaostáváme za vyspělou Evropou. Co nás brzdí? Seriál, který připravují odborníci společnosti Autodesk, se na příkladech dobré praxe snaží nastínit možné cesty, jak by firmy a jedinci mohli zvýšit svůj potenciál a tížený efekt.

Made in Česko - Aby mohli skutečně žít

O tom, že my Češi máme obrovskou invenci, nás mohou přesvědčit významné originální české produkty. V tomto případě z oblasti, která kombinuje medicínu a moderní technologie. V tomto díle našeho seriálu vám představíme revoluční miniinvazní rostoucí endoprotézu stehenní kosti, která může zajistit kvalitní budoucí život dětským pacientům s kostním tumorem.

Made in Česko – Vítěz nad infekcí i trápením

„Chytré hlavičky, zlaté ručičky, to jsou čeští inženýři...“ Tak zní slova z opery jednoho našeho nejmenovaného národního velikána. O tom, že my, Češi, máme neuvěřitelnou invenci, nás mohou přesvědčit významné originální české patenty. V tomto případě z oblasti medicíny, kde jedním z nich je unikátní urinární katetr, který vyvinul se svým týmem MUDr. Miroslav Svoboda ze společnosti Riocath Global v úzké spolupráci s Ing. Vítem Pokorným z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Na co aspiruje umělá inteligence?

Profesor Michal Pěchouček patří ke světové špičce ve výzkumu umělé inteligence. Je nejen vynikajícím vědcem, ale byl i úspěšným podnikatelem. Ale jak sám říká, „je ČVÚT srdcařem“. Proto se naplno rozhodl věnovat výzkumu a vývoji umělé inteligence a propojovat tento zajímavý a perspektivní obor s byznysem.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit