Николай Ульянычев

Герой дня!

Наука
Николай Ульянычев
Амурская область
28 мая / 2016

Научный сотрудник из Благовещенска Николай Ульянычев вместе с коллегами создал аппарат для диагностики болезней дыхательных путей

Проблема лечения органов дыхания остро стоит перед современной медициной, и можно с уверенностью говорить об особенностях заболеваний у населения Дальнего Востока, так как мы живем, можно сказать, в экстремальных экологических условиях. У нас много травмирующих дыхательные пути факторов. В регионе очень низкие температуры, продолжающиеся значительную часть года, повышенная влажность.

«Проблема лечения органов дыхания остро стоит перед современной медициной, и можно с уверенностью говорить об особенностях заболеваний у населения Дальнего Востока, так как мы живем, можно сказать, в экстремальных экологических условиях. У нас много травмирующих дыхательные пути факторов. В регионе очень низкие температуры, продолжающиеся значительную часть года, повышенная влажность.

Более тридцати лет исследованиями в области профилактики и лечения таких болезней занимаются несколько лабораторий Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания, научным сотрудником которого я являюсь. Наш прибор был создан на базе лаборатории функциональных методов исследования дыхательной системы.

О болезнях

Я не имею медицинского образования, но так как уже тридцать лет работаю в нашем центре, вращаюсь в профессиональной медицинской среде, то получил представление о ситуации по основным для Приамурья заболеваниям легких.

У нашего организма – огромные возможности. К примеру, мы дышим зимой на улице. Воздух при вдохе может быть и минус двадцать, и минус пятьдесят. Если он сразу попадет в легкие, то мгновенно повредит слизистую, поэтому необходимо, чтобы поступал теплый воздух. Согревание происходит на 20-сантиметровом отрезке дыхательных путей – от носа до трахеи. «Поломку» этого «механизма» – недостаточность кондиционирования в легких – фиксирует наш прибор.

Он поможет выявлять и хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ). У больного в силу разных причин разрушается слизистая оболочка дыхательных путей, и возникают нарушения их проходимости. Этому могут способствовать курение, частые заболевания дыхательных путей, неконтролируемый прием лекарственных препаратов, неправильный образ жизни. Опасность ХОБЛ в том, что ее трудно диагностировать. Симптомы появляются, когда лечение почти не имеет эффекта. Наш прибор выявляет ее на ранних стадиях.

Также прибор полезен при определении у пациента начальной стадии бронхиальной астмы за счет выявления холодовой гиперреактивности дыхательных путей.

О приборе

Аппарат состоит из автоматизированной системы охлаждения вдыхаемого воздуха и программного обеспечения. Система готовит и подает холодный воздух, которым дышит пациент. Процедура длится три минуты, а температура вдыхаемого воздуха в зависимости от необходимых условий обследования регулируется до -20 – -25°С.

Начиная лет двадцать назад разработку прибора, мы не могли найти возможность охлаждать воздух. Сначала это делали при помощи жидкого азота. Подготовка к эксперименту занимала много времени, в лучшем случае его можно было бы проводить раз в неделю, и использовать это вещество небезопасно. Все это создает трудности при тиражировании установки.

В итоге генератор холодного воздуха мы сделали на основе обычного оконного кондиционера, оснащенного системами, которые показывают температуру вдыхаемого-выдыхаемого воздуха, частоту и глубину дыхания.

Еще одна составляющая прибора – программное обеспечение. Оно фиксирует результаты исследования, заносит их в базу. Врачи-пульмонологи, используя эти данные, смогут анализировать, какие процессы протекают в легких.

Все элементы разработки по отдельности не представляют ничего нового, они давно известны и широко используются. Применение их в совокупности дало результат, аналогов которому нет, то есть одновременное измерение температуры и спирометрических показателей делает нашу разработку уникальной.

На данный момент дорабатывается программный модуль, который будет на основе полученных данных автоматически выдавать диагностическое заключение.

В дальнейшем планируем совершенствовать методику, и появится возможность контролировать заболевания легких. Уже есть предположения, что патологические симптомы могут сниматься ступенчатым понижением температуры вдыхаемого воздуха.

О пользе

Прибор, на наш взгляд, будет полезен не только медикам, но и спортсменам, организациям, специалисты которых работают на Севере. Например, наше Дальневосточное высшее общевойсковое командное училище готовит военных для службы в арктических подразделениях. Конечно, все абитуриенты проходят медицинскую комиссию, но никто не выявляет у них чувствительность к холоду. С помощью прибора это определяется, и не нужно будет тратить средства на подготовку человека, у которого есть такие противопоказания.

Пока существует только лабораторная установка в единственном экземпляре. Возможно, в ближайшее время нам удастся создать промышленный прототип. На это нужны технические и финансовые средства. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Прибор стал одним из проектов-победителей зимней школы новосибирского Академпарка, что даст возможность к 2018 году выйти на небольшую промышленную серию. Также благодаря ему мы стали резидентом технопарка в Сколково.

О коллегах

В создании проекта кроме меня участвовали заместитель директора по научной работе Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания доктор медицинских наук Юлий Михайлович Перельман, ведущий научный сотрудник центра доктор медицинских наук Анна Григорьевна Приходько.

Параллельно с основной работой я преподаю в Амурском государственном университете, и в полученных результатах есть вклад моих учеников – ребят, которые писали у меня дипломы и обучались в аспирантуре. В частности благодаря Захару Алексеенко, писавшему программу для разработки, нам удалось представить проект в Новосибирске. В целом наша разработка – труд команды специалистов.

О датчике

Еще одно направление, которое получило поддержку – удаленный беспроводной мониторинг дыхательных шумов и тонов сердца. Мною создан опытный образец датчика, который прикрепляется к телу. Человек занимается своими делами, а он фиксирует показатели работы легких и сердца при разных видах деятельности, оценивает их, анализирует и при критическом состоянии выдает сигнал тревоги. Полученные данные по Bluetooth каналу могут передаваться на домашний компьютер или смартфон, а затем, при необходимости, в медицинский центр.

Все достаточно просто: микрофон прибора, закрепленного на шее, принимает сигнал, потом передает на усилитель, усиленный сигнал оцифровывается и передается на компьютер, программное обеспечение которого проводит дальнейший анализ.

Прибор будет полезен спортсменам, которые смогут получать данные о сердечном ритме, частоте и глубине дыхания при нагрузке, а после прохождения медицинской сертификации – людям, имеющим проблемы с дыхательной и сердечно-сосудистой системами.

О маске

Органы дыхания – наиболее уязвимая система организма человека. Именно на них больше всего воздействует агрессивная внешняя среда, и чтобы их обезопасить требуются современные средства защиты. В этом направлении интересен наш проект тепловой маски. Она позволит людям, которые физически работают на открытом холодном воздухе – например, на Крайнем Севере – уберечься от его воздействия.

В настоящее время запущены в серийное производство подобные маски, но у них есть один недостаток. Когда она надевается, дыхание становится сильно затрудненным. Дыхательные мышцы начинают работать с большим усилием. Я попытался решить эту проблему. Построил математическую модель согревания воздуха в дыхательных путях. Используя ее, была получена вторая модель и разработано программное обеспечение для моделирования маски-рекуператора.

О принципе действия

Человек выдыхает теплый воздух (36,6oC), и маска нагревается. За счет этого тепла нагревается вдыхаемый воздух, то есть сама маска не является активным элементом, там нет никаких согревающих устройств.

Моя модель показала, что если в маске разместить около 17500 трубок радиусом 0,4 миллиметра и длиной 1 сантиметр, то сопротивление вдоху увеличивается незначительно – в полтора раза относительно спокойного дыхания. Таким образом, вдыхаемый воздух в маске с -60°С сможет согреться до +20°С.

При производстве такой маски должны использоваться нано-технологии, и, к сожалению, мы не способны создать даже опытный образец. В России есть производители, владеющие современными технологиями, поэтому сейчас мы пытаемся продвигать этот проект, чтобы найти исполнителя. Нас уже поддержали Институт химии ДВО РАН и Дальневосточное высшее общевойсковое командное училище, которое готовит военнослужащих арктических подразделений. Эти учреждения заинтересованы в реализации разработки».

Комментарии
Comments system Cackle
Похожие истории
Наука
Павел Курбацкий, 18-летний изобретатель гаджетов для слепых из Армавира, создал трость-поводырь с GPS модулем и интерактивные очки
Наука
Юрий Кубарев из Москвы изобрел магнитоплазмодинамический двигатель, с помощью которого можно полететь на Марс и защитить Землю от астероидной атаки
Наука
Владимир Городецкий, доктор медицинских наук, основал российскую реанимационную гематологию
Наука
Рамиль Рахматуллин, врач-исследователь из Оренбурга. Изобрел искусственную биокожу