– За два последних года научная составляющая работы ИСТиС значительно выросла, – говорит директор. – И это неслучайно. Занятия физической культурой и спортом – не дань моде, они необходимы, чтобы оставаться в форме, сохранить здоровье и работоспособность. Поскольку наш институт работает со спортсменами не только Челябинской области и других регионов страны, но и зарубежья, накоплен большой опыт. Занимаемся фундаментальными и прикладными исследованиями.
Современное научное оборудование, которым располагает наш Национальный исследовательский университет, даёт возможность решать ряд интересных задач. Для этого потребовалось наладить междисциплинарные связи, сотрудничество с разными факультетами, в частности – математики, механики и компьютерных наук. Совместно с профессором кафедры математического и функционального анализа Владимиром Ильичом Заляпиным наши исследователи занимались системным анализом в спорте, по разным направлениям. Тема многообещающая – будем продолжать изыскания.
Стараемся активно привлекать к работе молодёжь: магистрантов, аспирантов. В ноябре наши молодые исследователи вошли в число победителей конкурса «УМНИК», по разным направлениям выиграли гранты на общую сумму 1,6 миллиона рублей. Такие результаты вызывают интерес к научным исследованиям и помогают привлечь дополнительное финансирование для прикладных разработок.
– Можете рассказать о них более подробно?
– Охотно. Сейчас одна из важнейших задач науки и техники – создание передовых приборов медицинского назначения. В этой области мы сотрудничаем с профессором кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок энергетического факультета Владимиром Львовичем Кодкиным, факультетом компьютерных технологий, управления и радиоэлектроники (КТУР, он же приборостроительный): нам важны специалисты, разбирающиеся как в самих приборах («металле»), так и в программах.
Мы подошли к созданию виртуальной компьютерной модели идеального спортсмена. Для этого учли различные показатели, снятые более чем у тысячи разных людей, в том числе профессионально занимающихся спортом. Результатом совместной работы с факультетом КТУР стал проект «Тень спортсмена». Это специальные очки с веб-камерой: на одну из линз, как на экран, для тренирующегося бегуна выводятся результаты лучших рекордсменов мира, а также его собственные показатели. Получается своеобразная гонка за виртуальным лидером. Создано специальное приложение для мобильного телефона или иного устройства, способное выводить на экран рекомендации для бегуна.
На недавно прошедшем конкурсе «УМНИК» одним из победителей в направлении «Информационные технологии» стал студент КТУРа Иван Сахно, разработавший мобильное приложение для тренировки тех, кто занимается циклическими видами спорта.
– СМИ немало говорят о созданном ИСТиСом методе бесконтактного снятия ЭКГ. Как появилась эта идея?
– Изначально устройство разрабатывалось для проекта «Автомобиль будущего», которым занимается КАМАЗ. Ставилась цель повысить безопасность водителей, особенно тех, кто ездит в дальние рейсы, предотвратить ДТП. Механизм реагирует на замедленный ритм сердцебиения (если водитель, например, заснул) или, наоборот, может зафиксировать нервное возбуждение. С помощью прибора для бесконтактного мониторинга ЭКГ (датчики частоты сердцебиения встраиваются в рулевое колесо и кресло) диспетчеры могут следить за водителями практически в любой точке мира: данные передаются по Интернету в режиме реального времени.
Создан и успешно испытан действующий образец, можно налаживать производство. Подана заявка на патент, который рассчитываем получить в ближайшее время. Кстати, магистрант нашего института Анастасия Габаева в ноябре стала победительницей конкурса «УМНИК» по направлению «Новые приборы и аппаратные комплексы» именно за разработку системы бесконтактного мониторинга ЭКГ.
Следующим шагом стало создание аналогичного прибора для спортсменов: нити с электродами вшиваются в одежду – и можно контролировать состояние человека 24 часа в сутки, это не помешает ни тренироваться, ни заниматься повседневными делами. В перспективе возможно изготовление специальных кроватей или матрасов, например, для больных, прикованных к постели, чтобы круглосуточно следить за их состоянием, – идеальный вариант в случае, если датчики нельзя прикрепить к телу по медицинским показаниям.
По этой теме нашими учёными написано несколько статей. В феврале 2016 года на международной конференции в Сан-Франциско (США) будет сделан стендовый доклад (их запланировано всего шесть, включая наш). Думаю, конференция даст толчок новым профессиональным контактам с ведущими специалистами в медицинской сфере.
Сейчас по данной теме налаживаем взаимодействие с Массачусетским технологическим институтом, Московским медико-техническим институтом, екатеринбургским Институтом медицинских клеточных технологий. Хотели бы увидеть применение нашего метода при диагностике состояния плода во внутриутробный период.
– Пожалуйста, расскажите о других прикладных исследованиях!
– Ещё один важный вклад в прикладную науку – разработка мобильных роботизированных систем (экзоскелетов), способных помочь вернуться к нормальной жизни людям с нарушением двигательных функций, например, перенёсшим инфаркт или инсульт, получившим травму. Сейчас нами созданы опытные образцы экзоскелетов для больных с переломами рук или ног. Механизмы питаются от аккумуляторов, могут довольно долго работать в автономном режиме. С проектом «Разработка мехатронного устройства для реабилитации пациентов с нарушением двигательных функций нижних конечностей» в ноябре наш молодой исследователь, магистрант Алексей Петров выиграл конкурс «УМНИК» по направлению «Медицина будущего».
В перспективе хотелось бы создать крупный центр, который бы контролировал реабилитацию пациентов, осуществляемую с помощью таких устройств в разных уголках страны и мира.
Можно упомянуть и изобретение, позволяющее повысить общую работоспособность и спортсменов, и обычных людей: инновационные ортопедические стельки FizioStep из силикона. Они изготавливаются с учётом индивидуальных особенностей стопы и позволяют улучшить рессорную и опорную функции стоп, а следовательно, значительно повысить выносливость, например, бегуна. Во время тренировок стельки «гасят» силу удара и таким образом уберегают спортсмена от травм.
Уникальность изобретения в особых опорах, сохраняющих нужную форму свода стопы, заданную врачом. Кроме того, такая стелька дешевле аналогов (цена за пару 1500 рублей) и изготавливается всего за 10 минут, что является её весомым преимуществом перед продукцией конкурентов.
С помощью высокотехнологичной скоростной видеокамеры, снимающей с частотой 600 кадров в секунду, выяснили, как тот или иной человек во время движения ставит стопу, куда – вперёд или назад – отклоняется его позвоночник. Это позволило отследить центр давления на свод стопы. Можем наладить производство таких стелек с учётом индивидуальных параметров стоп – необходимые материалы, матрица, оборудование имеются. В планах – создание малого инновационного предприятия, которое займётся производством таких стелек.
Скажу прямо: вещь и в самом деле работает. Например, к нам обратилась пожилая женщина, в прошлом – баскетболистка. У неё болели ноги, она долго и упорно лечилась, потратила много сил и средств, а результата не было. Наши стельки сделали чудо: боли исчезли через семь дней. Вот такое волшебство науки. Что приятно, аспирант Кристина Рябина в ноябре этого года стала одной из победительниц конкурса по программе «УМНИК» за разработку технологии изготовления индивидуальной корректирующей стельки (направление конкурса «Медицина будущего»). Месяцем ранее Кристина за научно-исследовательскую работу была отмечена стипендией Президента Российской Федерации.
– Учёные ИСТиСа занимаются проблемами стресса?
– Да, поскольку посттравматический стрессовый синдром – мировая проблема, человек постоянно и живёт, и двигается в условиях стресса. Экономические кризисы, развитие техногенной среды, высокая плотность населения в крупных городах, которая приводит к конфликтам, катастрофы, войны – всё это вызывает стресс, ставший хронической проблемой.
По программе повышения конкурентоспособности ЮУрГУ среди ведущих мировых научно-образовательных центров, которая позволила университету занять место в Проекте 5-100, в области наук о человеке исследование молекулярных механизмов развития хронического эмоционального стресса выделено как направление прорыва.
Фундаментальным исследованием стрессов на молекулярном уровне занимаются профессора Ольга Борисовна и Вадим Эдуардович Цейликманы.
Мы договорились о сотрудничестве с зарубежными учёными – профессором Гарвардской медицинской школы (США) Мохаммедом Миладом, возглавляющим лабораторию нейробиологии синдрома посттравматических стрессорных расстройств и Элияху Дременковым из Словацкой академии наук, который занимается нейронными механизмами антидепрессивного и анксиолитического воздействия физических упражнений.
Международные связи очень важны, у зарубежных коллег большой опыт публикаций в научных журналах, входящих в базы данных Scopus и Web of Science, продвижения научных исследований и проектов. Кстати, публикационная активность учёных ИСТиС растёт, в этом году таких работ вышло даже больше, чем планировалось. Кроме того, значительно выросло число наших статей в журналах, входящих в список РИНЦ (Российский индекс научного цитирования).
На достигнутом останавливаться не собираемся. Помимо этого, особо хочу отметить, что в скором времени в институте ожидаются защиты трёх докторских и двух кандидатских диссертаций, а также выход монографии по индивидуализации спортивной подготовки. Одна из тем, над которыми работают наши учёные, – системный анализ в спорте. Это фундаментальное комплексное исследование на стыке биологии, физиологии и других наук. Результаты изысканий представляем на научных форумах. Так, в ноябре провели международную конференцию «Научно-методическое обеспечение и сопровождение системы физического воспитания и спортивной подготовки в контексте внедрения комплекса ГТО». Особенно гордимся тем, что подали документы на создание объединённого диссертационного совета по физиологии и биохимии, единого для всего Уральского федерального округа. Министерство здравоохранения РФ нашу инициативу поддерживает.
– Хотели бы отметить кого-то ещё из исследователей, работающих в вашем институте?
– Да, в первую очередь – заслуженного деятеля науки РФ, доктора биологических наук, профессора Александра Петровича Исаева, который руководит научно-исследовательским центром спортивной науки. У него работают кандидаты биологических наук, доценты Виталий Викторович Епишев и Елена Фёдоровна Сурина-Марышева, магистранты и аспиранты института. Они составляют комплексную научную группу, занимающуюся обследованием спортсменов непосредственно на местах тренировок и соревнований. Это неинвазивное (без вмешательства в организм) исследование психофизиологического состояния, измерение, обработка и анализ данных о функциональном состоянии организма и центральной нервной системы.
Для данной работы совместно с доктором технических наук, профессором Владимиром Львовичем Кодкиным создан специальный компактный мобильный комплекс аппаратуры (что очень важно, ведь тренировки и соревнования могут проходить в разных местах). Он умещается буквально в двух чемоданах, а для выезда на места проведения исследований у нас есть автобус.
Работаем с молодёжным составом хоккейного клуба «Трактор», пловцами спортивной школы «Юника», Челябинским центром дзюдо, тяжёлоатлетами и кикбоксёрами из Республики Казахстан. Следует особо отметить роль руководителя отдела информационных технологий института Алексея Сергеевича Смирнова: правильная работа программного обеспечения этого оборудования – во многом его заслуга.
Пользуясь случаем, хочу поблагодарить всех, кто нам помогает, в первую очередь ректора ЮУрГУ Александра Леонидовича Шестакова – благодаря его поддержке открыт центр спортивной науки, стали возможны зарубежные стажировки; а также патентный отдел, юридическую службу, НПП «Учтех-Профи», все факультеты (КТУР, энергетический, механико-технологический) и кафедры, с которыми мы сотрудничаем.
Особая благодарность – областному министерству по физической культуре и спорту и лично министру Леониду Яковлевичу Одеру, а также Управлению по физической культуре, спорту и туризму администрации Челябинска и лично начальнику Управления Евгению Викторовичу Иванову. Они понимают важность наших научных исследований и готовы нас поддерживать.