Привет, ХАБР!
А вы сталкивались с проблемой устаревшего лабораторного оборудования в учебных заведениях?
Помните, как настраивали прибор, когда основная часть потенциометра отвалилась? Или как нажимали на кнопку, от которой осталось только название?
Мы, Лиза и Андрей, студенты 4 курса биотеха НИУ МЭИ радиотехнического факультета, создали прибор для лабораторных работ по физиологии, по сути своей – это генератор электрических импульсов, управляемый по Wi-Fi через смартфон.
Поскольку прибор нишевый, проект отлично себя показал на многих научных конференциях, и получил три приза на конкурсе образовательного проекта Samsung Innovation Campus. Мы бы хотели рассказать историю создания этого прибора.
Удивительно, но проблема устаревшего оборудования гораздо шире, чем кажется на первый взгляд.
Нам это знакомо, как никому другому. Именно поэтому эта статья здесь!
Наша история. Начало
На протяжении всего нашего обучения мы прошли множество различных лабораторных работ на разных кафедрах, и где-то оборудование было супер-супер, а где-то хотелось кричать «ПОМОГИТЕ»! И у нас возникал вопрос: а почему так? Неужели у нас в университетах не хватает специалистов? Или всё упирается только в деньги?
Такие вопросы возникали у нас много раз. От этого казалось, что, может быть, наше жизненное предназначение - это ДЕЛАТЬ ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ?
Наше учебное направление немного связано с биологией, физиологией и живыми организмами, поэтому у нас была дисциплина «Биофизические основы живых систем», которую преподавал профессор из РУДН.
Как-то раз он пригласил нашу группу к себе в ВУЗ, чтобы показать некоторые опыты. И под конец мероприятия профессор попросил попробовать устранить неисправность в одном из электростимуляторов.
Электростимуляторы? Зачем?
Если обратиться к истокам: физиология, по природе своей, наука экспериментальная. С давних времен эксперимент был основной формой для её исследования, он сочетался с использованием различного рода технических приспособлений и устройств. Даже простейший опыт, в котором, например, необходимо зарегистрировать сокращение мышцы или изменение кровяного давления, требует применения определенных инструментов: рычажка, манометра, приборов для графической регистрации и т.п. Таким образом, инструментальным методам в физиологическом эксперименте принадлежит ведущая роль.
А теперь ответим на вопрос, зачем нужен электростимулятор?
– Для того, чтобы сформировать правильное представление о работе мышечной и нервной ткани, проводят лабораторные работы, которые, как правило, проходят с использованием образцов нервно-мышечного препарата лягушки (можно использовать мышек или крыс) и специального прибора - электростимулятора.
А следующая схема позволяет визуально пояснить вышесказанное.
Что c отечественными производителями электростимуляторов? И как завязалась наша история в качестве разработчиков?
В общем, в наших руках оказался стимулятор ЛЭС-1 кафедры нормальной физиологии РУДН, и нам нужно было каким-то образом его починить.
(1 – потенциометр, 2 – кнопки переключения масштаба амплитуды, 3 – кнопки переключения частоты, 4 – светодиоды для отображения заданной частоты, 5 – кнопка «однократного» режима, 6 – выходные клеммы, 7 – тумблер включения/выключения)
На самом деле, стимулятор был вполне рабочим, просто его выходные данные были далеки от градуированных, то есть, тех, которых ожидает пользователь. На некоторых значениях наблюдалась относительная погрешность 90% и выше, при том, что для проведения лабораторных работ она должна быть ниже 10%.
Тут мы поняли, что чинить тут нечего, и проще было бы, как нам тогда казалось, собрать новый!
Так возникла большая-большая работа, в которой выяснилось, что большинство существующих электростимуляторов можно сосчитать по пальцам и местами они не очень-то и работоспособны. Схемы к ним утеряны, а мастера, привыкшие их чинить, давно ушли на пенсию. Как Вам такое?
Ни схемы тебе, не методичек по функционалу, придумай сам! А мы такое можем, умеем и практикуем!
Наш первый стимулятор
Посмотрите сами: мы сделали стимулятор биотканей с механическим управлением. На рисунке представлена его структура. Впечатляет?
Нас тоже. Особенно радует тот факт, что по габаритам он в 4 раз меньше ЛЭС-1, а его мы тоже приводили для сравнения.
Данный электростимулятор мы разрабатывали почти год, продумывали режимы работы, думали над тем, какой должен быть корпус, какие элементы управления следует выбрать.
На самом деле, разработка прибора – большое дело, ведь, как мы уже говорили: на «ЛЭС-1» не было никаких схем и описаний, приходилось «сочинять» самим.
Созданный нами стимулятор реализует 4 режима работы:
В отличие от ЛЭС-1 и других подобных приборов (а их, напоминанием, не так много, и некоторые доживают свой век), созданный нами стимулятор обзавёлся режимом нарастания сигнала, также в нём можно задавать начальный и конечный уровни амплитуды. А режим постоянного уровня не увидишь в обычных стимуляторах. И это внедрённое нами новшество порадовало всех.
Как говорил британский историк, писатель Сирил Норкот Паркинсон:
«Совершенство достигается только к моменту краха»
С данным стимулятором в марте 2022 года мы выступали на конференции МНТК «Радиотехника, электротехника и электроника» и заняли 2 место.
Что было дальше?
Дальше наша история закручивается вихрем жизненных событий:
Мы начинаем учиться и интенсивно вбирать в себя всё-всё, что дают нам наши преподаватели в «IT Академии Samsung» на треке IoT (интернет вещей).
Наш проект получает высокую оценку преподавателей кафедры нормальной физиологии РУДН и обратную связь: а что, если добавить смартфон в качестве задающего параметры устройства и передающего их по беспроводной связи в стимулятор?
Да, такого со стимуляторами ещё точно никто не делал! «Мы будем первыми», - сказали мы тогда себе.
Нетрудно догадаться, что мы реализовали этот проект, защитив его в качестве выпускного проекта по курсу «IT Академии Samsung», а также вышли с ним в финал ежегодного межвузовского конкурса проектов выпускников образовательных программ «IT Академии Samsung» в 2022 году, получив награду в трех номинациях! 3 место в общем рейтинге, приз «Выбор зрителей», а наш ментор Вячеслав Шумаев стал ментором года!!!
Помимо этого, мы выступали на нашей вузовской конференции МНТК в 2023 году и на конференции «Агаджаняновские чтения» в РУДН.
В итоге у нас получилось вот такое устройство:
О конкурсе «IT Академии Samsung» и работе с ментором
Отдельно хотелось бы рассказать о работе с нашим ментором в рамках проекта «IT Академия Samsung». До этого мы никогда не работали с ментором, мы благодарны @Slava_Shumaev за то, что он поверил в нас и всячески поддерживал!
Конечно, в проектах бывают шероховатости, и порой, ты их просто не замечаешь. Но когда с тобой работает профессионал, то все эти шероховатости можно быстро устранить. Как раз-таки это и случилось с нами!
Несколько раз в неделю мы созванивались в Zoom или Telegram с нашим ментором и обсуждали текущие изменения в проекте, новые идеи, а также составляли план работ на ближайшее время, распределяя задачи между участниками. Небольшие вопросы оперативно решали в общем Telegram-чате.
Мы сильно подтянули бизнес-составляющую, отработали момент с актуальностью проекта! На сегодняшний день в России больше 100 учебных заведений с медицинскими направлениями, каждое из которых нуждается в обновлении парка лабораторного оборудования и спрос на него будет расти.
Нам очень помогла подготовка к представлению нашего проекта в межвузовском конкурсе проектов выпускников «IT Академии Samsung».
Наверное, самым хардом финала было то, что мы выступали первыми, а также вопросы жюри и слушателей финала.
Кстати, вот тут можно посмотреть наше выступление, тайминги там проставлены.
Домашняя лаборатория. Советы подрастающему поколению
Наверное, нам было бы сложнее работать над этим проектом, если бы у нас не было домашней лаборатории. Ещё с первых курсов мы инвестировали средства в оборудование и инструменты для неё.
И эти инвестиции сыграли свою роль. Нужно исследовать выходной сигнал? Пожалуйста, под рукой всегда осциллограф. Нужно припаять что-то? – паяльная станция. Распечатать 3D-модель? – 3D-принтер! и т.д. Это упрощает многое!
Кстати, вот кадры процессов работы:
Каждый был занят делом. Андрей больше специализировался на «железе», а я на исследовании функционала и рынка, а также готовила материалы для докладов. Но часто мы менялись ролями, и вообще, многое делалось совместно!
Планы на будущее
Тут много чего можно расписать, ведь мозг постоянно генерирует новые идеи! Но о самом главном – мы бы хотели бы доработать схемотехническое решение и софт. Дальше патентование, чтобы можно было запускать серию (тут, конечно, еще много работы) и можно предлагать наше решение ВУЗам! Ведь стимуляторы нужны!
А так было бы интересно реализовать лабник прямо в телефоне, мы же современное поколение студентов!
Заключение
Что сможет изменить наш прибор в образовательной и научной жизни? Для этого представляем визуализацию:
Надеемся, что эта статья была полезна и замотивировала вас реализовывать ваши даже самые необычные идеи. И не боятся их! А также трудиться, выступать, показывать и раскрывать себя!
В проекте Samsung Innovation Campus уже 31 вуз-партнер. Мы приглашаем вузы к сотрудничеству по следующим учебным трекам: «Искусственный интеллект», «Интернет вещей», «Мобильная разработка», «Большие данные».
