Искусственные мышцы: до чего доводит лень. “Искусственные мышцы”: новые разработки

Один из вариантов искусственных мышц можно увидеть в верхней части фотографии (две трубочки). Они поднимают автомобильную покрышку весом 22 кг. Фото: Массачусетский технологический институт

Искусственные «мышцы» претендуют на роль безопасных и мощных приводов для множества различных устройств: от обычных машин до имплантируемой электроники и робототехники. Но часто конструкция и производство таких «мышц» слишком сложны и дороги, что ограничивает их использование. Группа учёных из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали предельно простую конструкцию биосовместимого привода стоимостью менее доллара , при этом достаточно мощного для столь примитивного устройства.

Приводы можно изготавливать из разных материалов и разного размера, используя опубликованный дизайн в стиле оригами. Они работают в воздухе, под водой, в вакууме.

Базовая концепция нового устройства включает в себя только сжимаемый каркас, внешнюю оболочку («кожу») и наполнитель, коим может быть любой флюидный материал, например, воздух или вода.

Эксперименты показали, что подобные приводы способны сжиматься до 10% своей максимальной длины, они выдерживают нагрузку до 600 кПа, а максимальная удельная мощность превышает 2 киловатта на килограмм. Это примерно соответствует или даже превышает удельную мощность человеческих мышц.

Дизайн, процесс производства и получившиеся многомасштабные приводы

Работа искусственных мышц, а также дешёвый процесс их производства показан на иллюстрации вверху.

Легенда

(А) Миниатюрные линейные приводы с применением зигзагообразных оригами-структур из полиэфирэфиркетона (PEEK) в качестве каркасов и плёнки ПВХ в качестве «кожи». Благодаря применению биосовместимых материалов такие приводы пригодны для использования в медицинских имплантатах и носимой электронике. (В) Большой мощный привод, собранный на зигзагообразном каркасе из нейлоновых печатных форм. «Кожа» сделана из нейлона с покрытием из термопластичного полиуретана. Автомобильное колесо весом 22 кг поднимается на высоту 20 см за 30 секунд (видео). (С) Принцип работы привода. Сокращение мышц происходит, в основном, за счёт силы натяжения «кожи». Эта сила создаётся разницей давления между внутренней и внешней флюидной средой. Удаление флюидного материала из привода временно увеличивает внутреннее давление. (D) Процесс производства. Стандартный привод можно быстро произвести в три простых этапа: создание каркаса, используя любой из множества способов производства; подготовка «кожи»; запечатка герметичного влагонепроницаемого слоя.

Линейные зигзагообразные приводы, изготовленные разными методами из различных материалов

В части A показан тонкий прозрачный привод, который поднимает акриловую пластину. Здесь каркас изготовлен из прозрачного полотна полиэстера толщиной 0,254 мм методом лазерной резки и ручной складки. Кожа: прозрачная плёнка ПВХ (винил) толщиной 0,102 мм. Флюидный материал: воздух.

На иллюстрации В мягкий линейный привод хорошо работает даже будучи заключённым в металлическую гайку. Каркас и кожа: силиконовая резина и термопластичный полиуретан 0,24 мм. Флюидный материал: воздух.

На иллюстрации С вакуумный растворимый привод растворяется в горячей воде при температуре около 70°С за пять минут. И каркас, и кожа изготовлены из поливинилацетата. Флюидный материал: воздух.

Наконец, на последней иллюстрации показано, что привод с водой вместо воздуха в качестве флюидного материала на стальном каркасе успешно работает под водой, в частности, передвигает 3,5-сантиметровую рыбку.

«Приводы типа искусственных мышц - это одна из самых главных задач вообще в инженерном деле, - говорит кандидат наук Роб Вуд (Rob Wood), один из четырёх авторов научной работы. - Теперь мы создали приводы с характеристиками, сходными с настоящими мышцами, так что можно представить изготовление практически любого робота для практически любой задачи».

Но есть и совершенно неброские на 1-ый взор идеи, последствия внедрения которых могут привести к чуть ли менее конструктивным переменам в ежедневной жизни. Самый наилучший пример - «мускульная ткань», показавшаяся в умопомрачительной литературе только тогда, когда в лабораториях уже полным ходом шли работы по созданию железных и полимерных искусственных мускул, в том числе и для человечьих протезов.

В современной технике в главном употребляются два действенных метода совершения механической работы: термодинамический и электрический. 1-ый основан на использовании энергии сжатого газа, как в движках внутреннего сгорания, паровых турбинах и огнестрельном оружии. Во 2-м задействованы магнитные поля, создаваемые электронными токами, - так работают электромоторы и электромагниты. Но в живой природе для получения механического движения употребляется совсем другой подход - управляемое изменение формы объектов. Конкретно так работают мускулы человека и других живых созданий. При поступлении нервного импульса в их запускаются хим реакции, которые приводят к сокращению либо, напротив, к растяжению мышечных волокон.

Достоинства такового «природного» привода связаны с тем, что материал изменяется как целое. Это означает, что в нем нет передвигающихся друг относительно друга, а как следует, трущихся и изнашивающихся частей. Не считая того, сохраняется целостность организма (либо, вернее сказать, его геометрическая связность). Движение появляется на молекулярном, либо, как стильно сейчас гласить, наноуровне за счет маленького сближения либо удаления друг от друга атомов вещества. Это фактически устраняет мускулы от инерционности, которая так свойственна для всех ботов с электродвигателями. Но, естественно, у мышечного привода есть и недочеты. Если гласить о живых мышцах - это неизменный расход хим компонент, которыми нужно пичкать каждую клеточку мышечной ткани. Такие мускулы могут служить исключительно в качестве части сложного живого организма. Другой недочет связан с постепенным старением материала. В живом организме клеточки временами обновляются, а вот в цельном техническом устройстве схожее обеспечить очень трудно. В поисках искусственных мускул ученые стремятся сохранить достоинства, характерные движителям на базе конфигурации формы, и в то же время избежать их недочетов.

Школьница Панна Фелсен соревнуется с искусственной рукою, сделанной в Технологическом институте штата Виргиния

Память формы

1-ые исследования в области искусственных мускул были впрямую связаны с эффектом памяти формы, который присущ неким сплавам. Он был открыт в 1932 году шведским физиком Арни Оландером (Arne Olander) на примере сплава золота с кадмием, но практически 30 лет не завлекал особенного внимания. В 1961 году память формы совсем случаем нашли у никель-титанового сплава, изделие из которого можно произвольно деформировать, но при нагреве оно восстанавливает свою первоначальную форму. Не прошло и 2-ух лет, как в США появился коммерческий продукт - сплав, нитинол, получивший заглавие по собственному составу и месту разработки (NITINOL - NiTi Naval Ordnance Laboratories).

Память формы обеспечивается за счет того, что кристаллическая решетка нитинола может находиться в 2-ух устойчивых состояниях (фазах) - мартенситном и аустенитном. При температуре выше некой критичной весь сплав находится в аустенитной фазе с кубической кристаллической решеткой. При охлаждении сплав перебегает в мартенситную фазу, в какой благодаря изменившимся геометрическим пропорциям ячеек кристаллической решетки становится пластичным. Если приложить маленькое механическое усилие, изделию из нитинола в мартенситном состоянии можно придать практически всякую конфигурацию - она будет сохраняться до того времени, пока предмет не нагреют до критичной температуры. В этот момент мартенситная фаза становится энергетически нерентабельной, и металл перебегает в аустенитную фазу, восстанавливая прежнюю форму.

Так это смотрится в простом случае. На практике, естественно, на деформации есть ряд ограничений. Главное - они не должны превосходить 7-8%, по другому форма уже не сумеет быть стопроцентно восстановлена. Следующие разработки позволили сделать разные варианты нитиноловых сплавов. К примеру, есть такие, что помнят сходу две формы - одна соответствует высочайшим температурам, другая - низким. А при промежных температурах материал можно произвольно деформировать, но он вспомнит одну из 2-ух собственных форм при нагреве либо охлаждении.

На сегодня понятно уже более 10-ка сплавов с памятью формы на базе различных частей. Но семейство нитиноловых сплавов остается самым всераспространенным. Эффект памяти формы в сплавах на базе NiTi верно выражен, при этом спектр температур можно с неплохой точностью регулировать от нескольких градусов до 10-ов, вводя в сплав разные примеси. Не считая того, нитинол недорог, комфортен в обработке, устойчив к коррозии и обладает хорошими физико-механическими чертами: к примеру, его предел прочности всего в 2-4 раза ниже, чем у стали.

Пожалуй, главным недочетом схожих сплавов длительное время был маленький припас цикличности. Количество управляемых деформаций не превышало пары тыщ итераций, после этого сплав терял свои характеристики.

В мгновение ока

Разрешить эту делему смогла компания NanoMuscle. Зимой 2003 года на интернациональной ярмарке игрушек в Нью-Йорке ею была представлена необыкновенная куколка - Baby Bright Eyes. Игрушка очень близко к реальности копировала мимику глаз малеханького малыша, чего фактически нереально достигнуть с помощью обычно используемых в игрушечной промышленности микроэлектродвигателей - они очень инерционны. При всем этом цена куколки (при серийном производстве) оценивалась всего в 50 баксов, что смотрелось совершенно уж фантастично.

При разработке макета куколки инженерам компании NanoMuscle удалось преодолеть ограничения цикличности, используя микрочастицы из титана и никеля, также разработав программное обеспечение, управляющее сплавом в более щадящем режиме, потому актуальный цикл таких наномускулов превосходит 5 миллионов итераций. Микрочастицы соединялись в тонкие волокна поперечником около 50 микрон, а из их сплетался провод длиной несколько см, который мог поменять длину на 12-13% (очередной рекорд).

Вызывает почтение и сила устройства, получившего заглавие NanoMuscle Actuator. При равной массе наномускул развивает мощность в тыщу раз больше, чем людские мускулы, и в 4 000 раз больше, чем электродвигатель, и при всем этом скорость его срабатывания составляет всего 0,1 секунды. Но что в особенности принципиально, благодаря составной конструкции NanoMuscle Actuator не перебегает скачком из 1-го состояния в другое, а может двигаться плавненько с данной скоростью.

Наномускул, применяемый для приведения в движение глаз куколки, управлялся 8-битным процессором и имел напряжение питания 1,8 вольта. Его расчетная стоимость при промышленном производстве не превосходит 50 центов. Позже было представлено целое семейство игрушек такового рода с огромным числом передвигающихся частей. А скоро венчурная компания NanoMuscle была поглощена стремительно возрастающей китайской компанией Johnson Electric, которая практикуется на выпуске электронных приводов для самой разной техники - от DVD-проигрывателей до авто зеркал.

Приблизительно в это время в Техасском институте нанотехнолог Рэй Бахман (Ray Baughman) выдумал, как вынудить работать железные мускулы совсем без электричества - впрямую от хим горючего, что может понадобиться в системах с высочайшими требованиями к автономности. Трос из сплава с памятью формы он покрыл платиновым катализатором и стал обдувать консистенцией паров метанола, водорода и кислорода. В газовой среде из-за низкой концентрации реакция фактически не идет, а вот на покрытой катализатором поверхности выделялось достаточно много тепла. Увеличение температуры принуждало трос изменять длину, после этого поступление метанола прекращалось, и через некое время трос остывал и ворачивался к начальной длине. Может показаться, что это не очень успешная мысль, но ведь совсем не непременно, чтоб задействованные железные мускулы конкретно приводили в движение конечности либо колеса бота. Если таких мускул много и они работают попеременно, то привод оказывается полностью размеренным, а по совместительству он еще будет служить топливным элементом, вырабатывающим энергию для бортовой электроники.

Электроактивные полимеры

Но металлы с памятью формы - не единственное направление в разработке искусственных мускул. Доктор Йозеф Бар-Коэн (Yoseph Bar-Cohen) из Лаборатории реактивного движения NASA занимается созданием другой технологии - электроактивных полимеров (electroactive polymer - EAP) и уже получил на этом поприще 18 патентов и две медали NASA. К началу 2001 года его лаборатория могла повытрепываться 2-мя типами искусственных мускулов.

Какой-то из них - это полимерные ленты из углерода, кислорода и фтора. При подаче электронного тока рассредотачивание зарядов на поверхности таковой ленты изменяется, и она изгибается. Лаборатория доктора Бар-Коэна уже показывала журналистам обычный манипулятор из 4 лент, который позволяет обхватить маленький предмет и поднять его с земли (в дальнейшем подразумевается - с поверхности другой планетки). Разумеется, что сложность и обилие вероятных движений такового захвата зависят только от конфигурации полимерных лент. На видеозаписи движение схожих полимерных мускул смотрится совсем особенно: зажатые в тиски ленты вдруг начинают гнуться ввысь и вниз - поначалу медлительно, как лепестки цветка, но позже все резвее, все почаще, и вот их уже даже не видно - как крыльев комара в полете.

Устройства второго типа отличаются геометрией: пластинки EAP свернуты в трубочки наподобие листьев табака в сигаре. При подаче напряжения трубочки сжимаются и сдавливают эластичную сердцевину, заставляя ее растягиваться. В NASA уповают, что такие устройства могут быть применены в новеньком поколении планетоходов. К примеру, в одном из проектов предлагается заместо отправки одного-двух томных колесных аппаратов разбросать вокруг точки посадки сотки шариков с датчиками, адаптерами беспроводной сети и приводами на базе искусственных мускул второго типа, которые позволят шарикам перепрыгивать с места на место. Это даст возможность стремительно и дешево исследовать сходу целую местность. Кстати, современные модели EAP уже обеспечивают время срабатывания меньше 0,1 секунды, двукратное удлинение толкателя и силу, в 1 000 раз превосходящую его земной вес - полностью довольно для прыжков по дальним планеткам.

Игрушка с подвижными очами, которые приводятся в действие нитиноловыми мускулами с памятью формы, разработанными компанией NanoMuscle

Поединок с роботом

Два года вспять Бар-Коэн и несколько управляющих конкурирующих лабораторий отважились на маленькое шоу для популяризации собственных разработок - турнир по армрестлингу с искусственной рукою. В пресс-релизе событие предварялось таковой решительной фразой: «Если автоматическая рука одолеет, то она откроет двери для многих новых технологий в медицине, военном деле и даже промышленности развлечений».

Выбор конкурента, а поточнее соперницы, организаторы турнира предоставили телевизионщикам, и те предпочли старшеклассницу Панну Фелсен (Panna Felsen), которая основала в собственной школе в Сан-Диего клуб робототехники. Ей предстояло побороться с 3-мя искусственными руками по правилам, приближенным к традиционным. За их соблюдением наблюдали двое проф борцов-армрестлеров. Шоу удалось на славу, но оно малость остудило некие жаркие головы: ни одна рука не выстояла против непременно прекрасной, но хрупкой девицы.

Первым ее конкурентом стал манипулятор от американской компании Environmental Robots Incorporated с 2-мя искусственными мускулами. Поединок с роботом продлился 24 секунды. 2-ой и 3-ий конкуренты выдержали всего 4 и 3 секунды соответственно. Турнир выявил не считая чисто силовых заморочек, которые всегда можно решить наращиванием числа полимерных пластинок, и другие суровые недочеты аппаратов. К примеру, 3-я рука, сделанная в Политехническом институте штата Виргиния, использовала для активации полимера не электронные импульсы, а хим процессы. По воззрению ее разработчиков, такое решение намного более естественно для будущей реализации искусственных мускул. Но в процессе шоу полностью проявилась медлительность хим механизма активации: искусственная мускула начала работать только спустя несколько секунд после начала поединка, так что манипулятор потерпел поражение еще до того момента, как вышел на рабочий режим.

Детство чемпиона

Один из суровых соперников группы Бар-Коэна - компания Artificial Muscle, очень суровым образом понимающая свою цель: «Вывести на рынок твердотельные приводы, которые сделают с моторами и насосами то же, что полупроводники сделали с электрическими лампами». В качестве «твердотельных» приводов в Artificial Muscle занимаются все теми же электроактивными полимерами, но, чтоб отличаться от соперников, употребляют другую аббревиатуру - EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle). По воззрению разработчиков, искусственные мускулы в дальнейшем затмят все другие механические приводы - электрические, пневматические, гидравлические и пьезоэлектрические - по всем характеристикам: цены, шуму, скорости, весу и удельной мощности.

Но то в дальнейшем, а пока однослойная полимерная искусственная мускула EPAM способна развивать усилие всего 0,5 ньютона (вес 50-граммовой гири). Правда, складывая 10-ки таких слоев, можно получить достаточно значимый эффект. Такие устройства уже на данный момент предлагаются, к примеру, производителям фотоаппаратов в качестве приводов для механизма автофокусировки.

Искусственные мускулы стремительно развиваются, но многие результаты уже укрыты за заавесью коммерческой потаенны, потому тяжело гласить о том, какие характеристики являются на сей день рекордными. Но, к примеру, способность выдерживать до 17 тыщ циклов сжатия-растяжения за секунду, заявленная Artificial Muscle, имеет высочайшие шансы оказаться рекордом быстродействия в мире искусственных мускул. Так же как и возможность полимерного материала изменять свою длину в 3,8 раза, достигнутая в лаборатории компании. Естественно, длительно такое «издевательство» над веществом длиться не может, и если требуется, чтоб полимерная мускула накрепко срабатывала миллионы раз, она не должна поменять свою длину более чем на 15%. По последней мере, при современном уровне развития этой отрасли.

Электромускульная броня

Но великодушные научные интересы профессионалов вроде доктора Йозефа Бар-Коэна не идут ни в какое сопоставление с объемами финансирования и техническими способностями лабораторий, которые не гнушаются работой на военных, вроде BAE Systems. Эта компания делает военные заказы фактически для всех на техническом уровне развитых стран мира, и потому информация о ее разработках возникает довольно нередко, невзирая на режим секретности.

Сейчас утечка произошла через маленькую британскую компанию H. P. White Laboratory, которая занимается в главном испытаниями на крепкость защитных систем: брони, пуленепробиваемых стекол, бронежилетов. По английским законам, информация о деятельности военных и мед компаний не может быть стопроцентно спрятана за секретностью патентов, потому по их отчетам можно косвенно проследить за развитием новых разработок в военной сфере. Сейчас исследователи предложили использовать принцип EAP для сотворения «брони со множественными напряжениями», которая представляет собой многослойную структуру из огромного числа полимерных лент с вкраплением наночастиц крепкой керамики и спецефическим образом нацеленных намагниченных частиц. Пуля, которая попадает в броню, вызывает исходную деформацию и приводит к резкому смещению намагниченных частиц. За счет индукции появляется маленький электронный импульс, заставляющий полимерные ленты сжиматься, резко повышая крепкость брони, так как частички инкрустированной бронекерамики имеют определенный силуэт, который позволяет им при сжатии сцепляться в сплошное покрытие.

Самое главное достоинство этой системы состоит в том, что наибольшая «плотность» брони появляется как раз в точке попадания пули, равномерно уменьшаясь по сторонам. В итоге кинетическая энергия пули умеренно распределяется практически по всей площади бронежилета. Броня вышла хоть и объемнее, но намного легче современных аналогов. Если ранее очередь в бронежилет из автоматической винтовки не убивала человека, но гарантированно выводила его из строя минимум на 10-ки минут, то, по подготовительным расчетам, новенькая защитная система не оставит даже гематом на теле бойца.

К истинному времени искусственные мышцы употребляются в главном в специфичных областях, обычно имеющих сильную муниципальную поддержку. Штатские и даже мед исследования приметно отстают от военных. Разработчики искусственных мускул кропотливо охраняют секреты их производства. К примеру, Artificial Muscle даже никому не реализует свои полимерные ленты - только готовые приводы на их базе. В некий момент положение оказалось настолько возмутительным, что группа Бар-Коэна просто взяла и опубликовала на собственном веб-сайте несколько нехитрых рецептов производства электроактивных полимеров, чтоб к работе могло подключиться больше независящих исследователей. 1-ые общедоступные устройства, использующие главные способности искусственных мускул, появятся уже в наиблежайшее десятилетие, и они имеют все шансы стать той революционной новацией, которая откроет дорогу к созданию дешевых функциональных самодвижущихся бытовых ботов. Ну и не только лишь ботов. По признанию доктора Бар-Коэна, разработка этой технологии очень припоминает изобретательский бум конца XIX - начала XX века: материалы вседоступны, опыты и исследования может поставить хоть какой студент со светлой головой, а валютные издержки малы.

Так что осталось запастись терпением и через десяток лет хорошо перетряхнуть содержимое книжной полки с научной фантастикой, чтоб избавиться от безвыходно устаревших с технической точки зрения книжек.

Как изготовить искусственные мышцы из рыболовной лески

Исследователи из Техасского университета в Далласе (США) представили синтетические мышцы, которые в 100 раз мощнее настоящих мышечных волокон той же длины и массы.

При этом сама технология изготовления оказалась на удивление простой. Для искусственных мышц не понадобилось никаких изощрённых синтетических полимеров: Рэй Бофман (Ray Baughman) и его коллеги просто взяли полимерную нить из тех, которые используют для производства рыболовной лески или синтетических ниток, и скрутили её в спираль. Эта спираль при перемене температуры могла скручиваться и растягиваться. Любопытно, что техпроцесс можно было поменять и так, чтобы эффект был обратным, то есть чтобы нить при остывании скручивалась, а при нагреве растягивалась. Варьируя число нитей в пучке, можно добиваться иных механических характеристик искусственного «мышечного волокна».

Синтетические волокна, сделанные из шести нитей разной толщины:
верхнее сложено из ниток толщиной в 2,45 мм, нижнее – из ниток толщиной в 150 мкм.
(Фото авторов работы.)

И характеристики эти воистину впечатляют. Во-первых, по сравнению с обычными мышцами, которые могут сокращаться лишь на 20% от своей длины, искусственные способны уменьшаться наполовину. Быстрого утомления такие мышцы, разумеется, тоже не знают. Если объединить вместе сотню элементарных волокон, то такая мышца сможет поднять больше 700 кг. Относительно веса волокна могут развивать мощность в 7,1 л.с. на кг, что соответствует, по словам исследователей, мощности реактивного двигателя.

Двигателем же для них, как уже сказано, служит перепад температуры, обеспечить который можно как угодно – хоть с помощью химической реакции, хоть посредством электричества (да хоть своим дыханием грейте эти волокна). Что же до самих волокон, то учёные особенно напирают на исключительную простоту их изготовления: дескать, любой студент сделает такое во время обычной лабораторной, главное – соблюсти физические условия, при которых вы будете деформировать нить. Гениальность же авторов идеи в том, что им удалось в этой тривиальной полимерной конструкции угадать огромный физический потенциал.

Собственно, простота этих мышц, наверное, мешает вот так сразу оценить всю революционность изобретения. Хотя исследователи, разумеется, продемонстрировали возможное его применение: приспособленные к окну, они закрывали и открывали его в зависимости от окружающей температуры. Кроме того, из волокон удалось создать тканую материю, пористость которой опять же менялась в зависимости от температуры, а отсюда легко представить себе «умную» одежду, которая будет сама проветривать вас в жару и экономить тепло в холод.

Но, конечно, львиная доля фантазий вокруг и около искусственных мышц отдана робототехнике. Понятно, что такие волокна могут стать прямым аналогом человеческих мышц у роботов, с помощью которых те смогут даже менять выражение лица. Синтетические мышцы пригодятся как при поднятии тяжестей, так и при выполнении тонких хирургических манипуляций (если мы представим себе медицинские аппараты будущего).

В прошлом такие волокна пытались делать из углеродных нанотрубок. По словам Рэя Бофмана, который прошёл и через этот этап, эксперименты с нанотрубками были успешными, но, во-первых, такие «наномышцы» очень сложны в изготовлении и чрезвычайно дороги, а во-вторых, они сокращались всего на 10% от своей длины, то есть уступали даже обычным живым мышцам, не говоря уже о только что явленных полимерных волокнах.

У нас же есть пока только один вопрос, который касается эффективности и экономичности: сколько тепла (и, следовательно, электрической или химической энергии) нужно потратить на их механическую работу? Авторы признаются, что, как и вообще все искусственные мышцы, их волокна в этом смысле не отличаются особой эффективностью, однако есть определённые надежды, что в этом случае оптимизировать энергетические затраты получится довольно быстро.

Подготовлено по материалам Техасского университета в Далласе: Researchers Create Powerful Muscles From Fishing Line, Thread .

Читать также:

Бионическая рука с чувством осязания

Девять лет назад датчанину Деннису Соренсену пришлось ампутировать левую руку. Разумеется, он ни на минуту не задумался, когда ему предложили испытать бионический протез, позволяющий не только выполнять движения, но и осязать предметы.

Киборг-сперматозоид

Группа исследователей из Университета Иллинойса разработала новый тип крошечных биогибридных машин, способных передвигаться подобно сперматозоидам.

Реабилитации парализованной ноги помогут искусственные мышцы

От парализованной стопы можно добиться почти естественной подвижности, если воспользоваться сделанным из гибкого эластичного материала ортопедическим аппаратом, имитирующим устройство мышц и связок ноги.

Полимерная клетка имитирует живую

Голландские исследователи произвели искусственную эукариотную клетку, в которой находятся искусственные органеллы и протекают биохимические реакции, аналогичные реакциям, протекающим в клетках живых организмов.

Нематода с открытым кодом

Авторы проекта OpenWorm, целью которого является создание точной компьютерной копии круглого червя C.elegans, заявили о значительных успехах в моделировании этой нематоды. Исходный код программы опубликован в открытом доступе.

Огромное количество мужчин, знаменитых спортсменов, актеров и обычных рабочих, мечтают о красивом подтянутом теле как с обложки журнала. Многие представители сильного пола убеждены, что именно такой внешний вид сделает их уверенными в себе, ведь такое тело нравится красивым женщинам.

Поспорить с этим утверждением сложно, атлеты нравятся большинству женщин. Но как же добиться желаемого результата, если не хочется дни и ночи проводить в спортзале. Казалось бы, идеальное решение – искусственные мышцы, но на самом деле все не так просто, у любой процедуры есть свои показания и побочные эффекты. Рассмотрим несколько видов увеличения мышц искусственным путем.

Увеличение объема мышц

Синтол долгие годы использовался профессиональными спортсменами перед соревнованиями, чтобы придать мышцам дополнительного объема. Это специальный раствор для инъекций, на основе масел, который позволяет локально увеличить мышцу там, где это необходимо. Такая процедура помогает сделать тело точеным и красивыми.

Объем появляется в результате набухания мышц из-за попадания в них масел, также предполагается, что в мышечной ткани возникает локальный воспалительные процесс, провоцирующий отек. Такие искусственные мышцы на самом деле не становятся сильными и крепкими, они лишь опухают, становятся более объемными на вид.

Определенно, такое вмешательство в работу организма полезным назвать очень трудно. Мало того, что синтол годами выводится из организма, он имеет большое количество побочных эффектов, существуют даже случаи летального исхода после применения этого препарата.

Дело в том, что при инъекциях жир может легко попасть в кровеносные сосуды, что в свою очередь провоцирует заболевание, называемое жировой эмболией. Грозит такое состояние страшными последствиями, такими как инсульт и инфаркт. По этой причине в настоящее время профессиональные спортсмены отказываются от синтола в качестве косметической процедуры.

Импланты

Самый простой способ получить красивые на вид искусственные мышцы, ни разу не посещая спортивный зал – сделать пластическую операцию. Врач установит в необходимом месте силиконовые импланты, которые будут выглядеть как настоящие мышцы, но в отличие от мышц при отсутствии тренировок импланты не рассосутся.

Силикон вставляют двумя способами: либо под кожу, либо под мышечную ткань. В первом случае процедура является достаточно безопасной и дешевой, операция проходит быстро, и обычно без последствий, но такие «мышцы» будут выглядеть не натурально, так как будут видны необычные контуры, кроме того, импланты очень мягкие на ощупь, что через кожу хорошо прощупывается.

Во втором случае эффект от операции более натуральный, так как имплант помещают под мышечную ткань, предварительно разрезав ее, и впоследствии сшив. Такое вмешательство является достаточно сложным, требуется длительная реабилитация после операции, восстановление мышечной ткани проходит достаточно тяжело и долго.

В отличие от использования медикаментов, эффект от имплантов останется навсегда, но любое хирургическое вмешательство может иметь осложнения:

• Импланты не всегда приживаются, иногда приходится снова делать операцию, удаляя их;
• Организм может ответить бурной аллергической реакцией на инородное тело;
• После операции может возникнуть кровотечение, инфекция, воспалительный процесс в тканях, нагноение;
• Если хирург недостаточно опытен, могут остаться заметные рубцы;
• Может возникать сильный отек тканей, который не проходит длительное время.

Если человек решается на операцию, нужно обязательно убедиться, что врач достаточно опытный, обязательно пройти обследование, и не ложиться под нож пластического хирурга, если есть противопоказания. Красивым можно стать и без риска для дальнейшей жизни.

Пуш-ап

Еще один способ казаться накачанным и сильным – носить накладки. Как известно, многие годы женщины использую пуш-ап бюстгальтеры, чтобы их грудь казалась пышной, такое белье устраивает большинство дам, и под нож они ложиться не собираются.

Почему бы и мужчинам не воспользоваться этим безопасным и вполне эффективным методом. Если надеть накладку под одежду, тело будет казаться более объемным и мужественным, чего достаточно многим мужчинам, чтобы чувствовать себя уверенными в себе на работе и при встрече с друзьями.

Такой способ является полностью безопасным, в отличие от лекарств и хирургического вмешательства. Накладки ни коем образом не вредят организму, не вызывают физического привыкания, но они имеют и ряд существенных недостатков:

• В первую очередь, в пуш-ап накладках очень жарко, особенно летом. Такой метод подойдет для холодного времени года.
• Накладки незаметны под одеждой, но если снять рубашку, тайна сразу раскроется.
• Искусственные мышцы на ощупь не похожи на настоящие мускулы.
• Накладки не сокращаются, как настоящие мышцы, поэтому при прикосновении сразу выдают себя.
• Стоят они не дешево, на эти деньги лучше приобрести абонемент в спортзал и заняться своим здоровьем и фигурой по-настоящему.

Стероиды

Еще один всем известный метод быстро и без тренировок нарастить мышцы – прием анаболиков . Казалось бы, такой метод является прекрасным решением для тех, кто хочет красивое тело, но ленится тренироваться. При том, мышцы растут по-настоящему, а не опухают как от синтола, внутри нет никаких инородных тел, как при установке имплантов.

Стероиды-анаболики повышают количество тестостерона в организме. Таким образом, мозг воспринимает себя более мужественным и начинает активно наращивать мышечную массу, делая человека сильнее и крупнее. Минусом стероидов является то, что они вызывают привыкание, со временем организм перестанет вырабатывать тестостерон самостоятельно.

Кроме того, анаболики имеют побочные эффекты, они негативно влияют на печень, угнетая ее работу, нарушая кровообращение. Как следствие, в организме накапливаются вредные вещества, поэтому могут возникать злокачественных новообразования. Кроме того, при приеме анаболиков повышается давление, уровень холестерина в крови, и соответственно, риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Технологии

В последние годы ученые активно работают над созданием искусственной мышцы, которая идеально повторяет настоящую мышцу человека. Такое изобретение поможет не только в пластической хирургии, искусственную мышцу можно имплантировать в сердце, чтобы нормализовать его работу.

Ученые изготовили мышцу из полимеров, которая прекрасно имитирует настоящую мышцу человека. Они сокращаются и прекрасно работают, но ученых смущает, что такие мышцы недостаточно крепки, и не всегда выполняют свои функции, могут рваться, поэтому о полноценной жизни в таком случае говорить трудно.

Кроме того, искусственные мышцы получались очень дорогими, поэтому для простых людей они бы никогда не были доступными. Сейчас ученые активно изучают возможность создания мышц и их имплантации в тело человека, наверняка через несколько десятков лет им это удастся, и пластическая хирургия сделает большой шаг вперед.

Лучшее

Лучше всего получить настоящие мышцы, регулярно тренируясь и правильно питаясь . Такой метод не только самый безопасный, но он действительно поднимет самооценку, укрепит тело, ведь, чтобы добиться таких высот, нужно очень постараться и долго тренироваться.

Вставить силиконовые мышцы, или употреблять лекарства проще всего, но разве это добавит человеку уверенности в себе и здоровья. До сих пор такие методы считаются вредными и настоящие спортсмены их не уважают. Лучший способ сделать тело красивым и подтянутым – заниматься в тренажерном зале.

Увеличение (видео)