Рубрика: Статьи

Увеличить количество современных методов для контроля качества сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия, а также экспертизы генетического — задача, которая стоит перед всем отечественным аграрно-промышленным комплексом. В частности, в молочной отрасли это позволит со временем решить проблему дефицита качественного сырья. Поскольку показатели содержания жира и белка в продукте напрямую влияют на формирование закупочных цен, экспертиза молока — процедура необходимая. Однако зачастую аналитические решения, доступные крупным компаниям-производителям, оказываются не по карману небольшим фермерским хозяйствам. Помощником для них послужит программно-аппаратный комплекс для экспресс-анализа жирности и степени загрязнения сырого продукта, который разработали исследователи Самарского политеха.

Над созданием прототипа нового прибора для анализа молока в Политехе совместно трудятся специалисты лаборатории «Многомерный анализ и глобальное моделирование» кафедр «Химическая технология и промышленная экология» института нефтегазовых технологий и «Радиотехнические устройства» инженерно-технологического факультета. Ученые также тесно сотрудничают с региональным правительством, Самарской областной ветеринарной лабораторией, предоставляющей образцы молока, и областным Центром обеспечения деятельности агропромышленного комплекса.

Начало этим научным поискам положили исследования, связанные с анализом молока, которые вели заведующий кафедрой «Аналитическая и физическая химия» химико-технологического факультета, доктор химических наук Андрей Богомолов и исполняющая обязанности доцента этой кафедры, кандидат технических наук Анастасия Суркова.

В отличие от устаревших малопроизводительных и, более того, вредных технологий, основанных на использовании кислот и щелочей, метод оценки содержания белка и жира в молочных продуктах, предложенный политеховцами, безопасен. Заключается он в применении спектроскопии: исследуемое сырье специальным дозатором наливают в прозрачную кювету (маленькую пробирку квадратного сечения), вставляют ее в прибор-анализатор и начинают облучать пробу молока светом с различными длинами волн видимой и ближней инфракрасной части спектра. Проходя через жидкость, световые волны частично рассеиваются глобулами (маленькими белыми жировыми шариками) и частицами белка. Оставшуюся часть излучения регистрирует чувствительный оптический датчик.

«По результатам экспериментов мы доказали, что оптическая область 400-1100 нанометров, ранее считавшаяся непригодной из-за сильного светорассеяния коллоидными частицами молока, может быть использована для количественного определения жира и белка в сыром продукте, — рассказывает Анастасия Суркова. — Мы долго искали специалистов, которые на основе наших наблюдений могли бы сконструировать сам прибор».

Благодаря сотрудничеству с учеными кафедры «Радиотехнические устройства» удалось создать первый прототип, но прежде чем применять его в молочных хозяйствах и специализированных молочных лабораториях, необходимо провести еще ряд исследований.

«В ходе предварительных экспериментов мы брали образцы гомогенизированного молока жирностью 2,5 и 3,5 процента, — рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры «Радиотехнические устройства» Ильдар Ибатуллин. — Можно уверенно говорить о том, что наш прибор сейчас действительно умеет на основе анализа оптической плотности с высокой точностью оценивать жирность молока».

Еще один важный микробиологический параметр качества молока — соматические клетки (клетки эпителия молочной железы, лейкоциты, эритроциты). Их повышенное содержание может указывать на воспалительный процесс, протекающий в организме животного, а значит, влиять на безопасность употребления продукта. Клетки, вырабатывая такие ферменты, как каталаза, пероксидаза, липаза, разрушают ценные компоненты молока — жиры и белки. Это, в свою очередь, снижает его термоустойчивость, поэтому из сырья нельзя приготовить сыр, творог или масло. Определить уровень содержания соматических клеток можно разными методами, например, подкрашивая и подсчитывая их при анализе или разрушая специальным препаратом оболочки, чтобы вышедшие наружу молекулы ДНК начали связывать частицы молока. Однако эти пути не подходят для экспресс-контроля.

Оперативно и не столь затратно провести анализ качества сырого продукта позволяет то же устройство политеховцев. Исследуя проблему быстрой диагностики заболевания коров, ученые обратили внимание, что в случае болезни дойного животного в молоке повышается концентрация ионов хлора, а они, в свою очередь, снижают электропроводность. Этот параметр возможно измерить кондуктометрическим датчиком проводимости. Он представляет собой два погруженных в жидкость некорродирующих электрода, с помощью которых прибор способен устанавливать сам факт заболевания. Однако концентрацию соматических клеток измерить сложно: хотя в одной капле молока их количество может достигать нескольких десятков тысяч, по цвету и размерам они мало чем отличаются от допустимых частиц молока.

«Мы ищем пути решения этой задачи, методично прорабатывая различные варианты. Диапазон исследований достаточно широк — от изучения спектра поглощения и скорости акустических (ультразвуковых) колебаний до электронномикроскопических исследований, — поясняет Ибатуллин. — Преодолеть эту рутинную часть работы помогают молодые ученые. Это, например, студентка кафедры «Радиотехнические устройства» Алина Паршина, которая участвует в конкурсе «УМНИК». Нам предстоит еще много исследований, которые могут иметь значительный коммерческий эффект.

Сейчас к работе подключилась также аспирантка кафедры «Аналитическая и физическая химия» Юлия Костюченко, которая под руководством профессора Богомолова будет проводить сличительные эксперименты в реальных условиях Самарской областной ветеринарной лаборатории.

Новый прибор создается с использованием отечественных и в основном недорогих электронных компонентов. Анализатор совместим с доильным оборудованием, которое используют российские фермеры, и выглядит как обычная кружка, в дно которой вмонтированы датчики белка, жирности и концентрации соматических клеток. Устройство ставится под пробоотборник, отделяющий в процессе дойки несколько десятков миллиграммов парного молока для исследований.

Сейчас уже созданы отдельные электронные узлы для изготовления опытного образца, само производство приборов планируется развернуть на базе одной из лабораторий Политеха.

«Мы будем увеличивать количество анализируемых данных, — говорит Ильдар Ибатуллин. — В перспективе данные, получаемые с этого прибора, могут стать основой для внедрения в животноводство систем bigdata и искусственного интеллекта. По изученным паттернам можно будет предсказывать влияние различных факторов (включая генетические) на качество молока. Это, в частности, позволит проводить «умную» селекцию и создавать новые породы коров».

В Самарском государственном медицинском университете Минздрава России разработаны реабилитационные тренажеры на основе технологий виртуальной реальности — аппаратно-программные комплексы ReviVR и ReviMotion. Они позволяют восстановить двигательные функции и значительно увеличить эффект от реабилитации после различных травм, при повреждениях центральной нервной системы и других заболеваниях. Выпуск тренажеров организован на базе Центра серийного производства СамГМУ.

Мультисенсорный тренажер пассивной реабилитации ReviVR широко используется уже не только в российских медучреждениях, но и в странах СНГ — в общей сложности установлено 57 тренажеров. Реабилитацию с помощью ReviVR прошли более 3,8 тыс. пациентов. Тренажер предназначен для восстановления двигательной активности нижних конечностей и шагательного рефлекса, координации движений конечностей. Его используют после инсульта, нейрохирургических операций, спинальных повреждений центральной нервной системы (ЦНС), черепно-мозговых травм, при фантомных болях после ампутаций, рассеянном склерозе, болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваниях.

Во время сеанса реабилитации пациент с помощью VR-шлема погружается в виртуальную среду. Там он гуляет по различным локациям (это может быть, например, парк или лес). Перед собой человек видит виртуального спутника, с помощью которого в мозге подключается работа зеркальных нейронов. В то же время специальные сандалии с пневмокамерами воздействуют на подошвенные рецепторы, имитируя процесс ходьбы.

Приступать к реабилитации, например, после инсульта можно довольно рано — в течение первых 48 часов, даже если пациент находится в лежачем положении. Как показали исследования, тренажер в полтора раза увеличивает эффективность реабилитации после инсульта.

Сейчас ReviVR проходит апробацию в Военно-медицинской академия имени С.М.Кирова (Санкт-Петербург) и филиале №2 НМИЦ ВМТ им. А.А.Вишневского Министерства обороны РФ.

“Специалисты этих учреждений отмечают высокую эффективность применения тренажера в реабилитации пациентов с поражениями центральной и периферической нервной системы, черепно-мозговых, спинальных травм, ампутационными дефектами нижних конечностей, а также лиц с депрессивными расстройствами в результате перенесенных тяжелых эмоциональных переживаний”, — уточнил директор Института инновационного развития (ИИР) СамГМУ Сергей Чаплыгин.

Он также отметил, что специалисты ИИР постоянно работают над совершенствованием выпускаемого оборудования. Например, одна из последних доработок ReviVR — введение дополнительных сценариев с детскими персонажами и расширение размерного ряда сандалий, что позволило использовать тренажер в комплексной детской реабилитации. ReviVR уже начал поставляться в детские медицинские центры.

Второй тренажер активной реабилитации — ReviMotion — используется для реабилитации пациентов с ДЦП, последствиями врожденных патологий, черепно-мозговых травм, острых нарушений мозгового кровообращения и при других заболеваниях. В тренажере применяется оптическая система отслеживания движений реабилитируемого и биологическая обратная связь с аудиальными и визуальными эффектами, а также возможностью решения когнитивных задач.

Тренажер ReviMotion помогает нормализовать произвольные движения в суставах рук и ног, скорректировать координационные нарушения (статическое и динамическое равновесие, ритмичность движений, ориентировку в пространстве) и пр.

Процесс реабилитации для пациента проходит в игровой форме. Он выполняет упражнения ЛФК, повторяя при этом движения за анимированным героем, которого видит на мониторе. Тренажер отслеживает движения человека и регулирует точность и успешность выполнения упражнений. Также ReviMotion может анализировать состояние и эффективность занятий пациента.

Результаты исследований показали, что после применения тренажера в 73% случаев увеличились амплитуда и объем движений в суставах, а также улучшилась синхронность движений. Еще в 27% случаев появлялись новые двигательные навыки, сформировался правильный двигательный стереотип. В 13,6% случаев отмечалось снижение спастичности. В числе других эффектов реабилитации — формирование правильной осанки, увеличение скорости и точности реакций.

Ученые СамГМУ совместно с Институтом инновационного развития разработали также аппаратно-программный комплекс ReviSmell. Это уникальная технология диагностики и реабилитации обоняния, основанная на мультисенсорном воздействии с применением аудио-визуальных и обонятельных стимулов в виртуальной среде.

Программа реабилитации формируется индивидуально. Сначала врач определяет степень нарушения обоняния у пациента, затем подбирает ароматические вещества для обонятельного тренинга с соответствующими сценариями.

ReviSmell помогает восстановить обоняние у пациентов после ринохирургических вмешательств, травматических и воспалительных заболеваний носа и околоносовых пазух, включая постковидный синдром. Также его можно использовать при нарушениях обоняния, связанных с проведением химиотерапии при различной онкопатологии. Разработка уже продемонстрировала хорошие результаты для десятков пациентов.

Последняя разработка специалистов Института инновационного развития СамГМУ — тренажер ReviSide, предназначенный для проведения дыхательных тренингов по релаксации и стабилизации эмоционального состояния. Его можно применять при тревожных расстройствах, панических атаках, нарушении сна, апатии и других состояниях.

Во время сеанса человек визуально отслеживает частоту своего дыхания с помощью биологической обратной связи между датчиком дыхания и анимацией в виртуальной реальности. Перед пациентом стоит задача изменить погодные условия в виртуальной среде, поддерживая нужную частоту дыхания. Она определяется программой индивидуально под каждого пользователя.

Такая тренировка способствует переходу от поверхностного дыхания к глубокому, что приводит к глубокому расслаблению и снятию психического напряжения.

В результате применения тренажера снижается уровень тревожности и психического напряжения, устраняются мышечные зажимы, снижается уровень стресса.

Самарское АО НПЦ «ИНФОТРАНС» перевело на новый технический уровень диагностику инфраструктуры рельсового транспорта, обучив нейронные сети выявлять дефекты железнодорожных путей.

Диагностические комплексы — важнейший элемент в обеспечении безопасной эксплуатации железных дорог. Поскольку ж/д путь — достаточно сложная, да еще и «эластичная» конструкция, а многотонные поезда движутся по нему с большой скоростью, необходим постоянный контроль за правильностью его геометрии и исправностью всех элементов.

В «эру механики» для этих целей использовали специальные вагоны-лаборатории, под которыми размещали сложные механические счетно-решающие устройства, связанные со специальными столами с самописцами, фиксировавшими измерения чернилами на бумаге. Затем полученные графики анализировались специалистами с помощью специальных линеек-шаблонов. Дополняли их обходчики, проверявшие элементы пути глазами и руками.

С внедрением компьютеров на смену громоздким механическим конструкциям и графопостроителям пришли более совершенные и компактные системы, основанные на датчиках и электронных блоках. И именно ИНФОТРАНС совершил эту технологическую революцию в отдельно взятой сфере в начале 1990-х. Тогда группа самарских ученых из нескольких вузов и инженеров с оборонных предприятий увидела в этом нишу для реализации своих знаний в новых, рыночных условиях.

В компании с нуля создали программное обеспечение и оборудование с собственными электронными платами, доработанными под свои нужды датчиками, уникальными гиросистемами собственной разработки. Также пришлось выстраивать с нуля отраслевую метрологию.

«До нас метрология в железнодорожной отрасли была неразвита, — рассказывает Олег Симаков, первый заместитель генерального директора ИНФОТРАНСа по научно-технической политике. — Мы совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта начинали и развивали метрологию. Надо сказать, что на железной дороге она непростая. Ведь измеряемая система нестабильна — рельсы гнутся, амортизируют резиновые прокладки, балласт в зависимости от условий работает по-разному… Это нужно в том числе, чтобы путь не «зажимался» и колесные пары свободно катились. Поэтому данные измерений даже в одних, казалось бы, условиях разные. Была разработана методология, основанная на понятиях повторяемости, воспроизводимости и сопоставимости измерений».

Штат сотрудников, занимающихся разработками, сейчас расширился почти до 100 человек. Это методисты, программисты, конструкторы, электронщики, испытатели. Приобретенные компетенции и постоянное внедрение инноваций позволили ИНФОТРАНСу стать безусловным лидером в своей сфере в России, а также завоевать и зарубежные рынки — его комплексы эксплуатируются на железных дорогах Германии, Швейцарии, Саудовской Аравии, Китая, стран бывшего СССР.

Уже в эпоху искусственного интеллекта (ИИ) компания выступила застрельщиком новой революции в своей сфере — привлекла к обработке получаемых результатов и обучению оборудования нейросети.

Так, разработанное в ИНФОТРАНСе программное обеспечение позволило анализировать с помощью ИИ не только показания датчиков, но и изображение с видеокамер. Сопоставляя видео с картинкой в «норме», нейросеть выделяет выявленные отклонения. Так, система сигнализирует о проблемах с рельсами, о поврежденных рельсовых скреплениях, о дефектах шпал, о состоянии грузокомпенсаторов контактной сети…

При этом за счет того, что диагностические комплексы установлены на действующих поездах, которые постоянно курсируют по маршруту, ведется непрерывный мониторинг путей и создается архив данных, позволяющий оценивать изменения в динамике. Это дает возможность, например, прогнозировать необходимость ремонтных работ, а также оценивать качество их проведения.

«Использование камер в тандеме с нейросетями позволило дотянуться туда, куда не дотягивались датчики, — мы можем отслеживать состояние опор контактной сети, появление объектов в габаритах, распознавать светофоры. Внедрение нейросетей дало сплошной объективный контроль. Обходчик мог чего-то не увидеть — глаза у всех разные, ракурс может быть «не тот». Нейросети же позволили заменить обходчиков камерами с разрешением от 0,1 миллиметра», — поясняет Олег Симаков.

Еще одна опция нейросетей, которую в ИНФОТРАНСе сейчас ставят на службу в своих системах, — способность обучать датчики. Так, лазерные датчики обеспечивают более точную диагностику, но восприимчивы к внешним условиям — туман, пыль, снег, трава на путях искажают измерения. В компании разработали токовихревые всепогодные датчики, которые лишены этих недостатков, но менее точны в определенных условиях.

В ИНФОТРАНСЕ решили пойти нестандартным путем и научить новые датчики правильно работать на основе информации, получаемых от лазерных. Они устанавливают обе системы датчиков на один комплекс, где те работают одновременно, и нейросеть обучает токовихревой датчик на примере данных, поступающих с лазерного.

«У нас есть эталон — лазерные датчики. Нам нужно откалибровать токовихревые, настроить их и отсечь лишние факторы, научить одну систему датчиков работать как другая. Мы отдали эту функцию нейросетям и получили очень неплохие результаты. На днях проводим испытания на диагностическом вагоне», — поделился планами заместитель гендиректора компании.

По словам Олега Симакова, на рынке аналогов таким разработкам с использованием ИИ нет. Сейчас в компании продолжают вести работы с искусственным интеллектом, обучая нейросети новым функциям.

Автор: Александр Сидоров

Тольяттинский инжиниринговый центр «Прикладная механика» разрабатывает и выпускает уникальные плазменные и лазерные станки с ЧПУ. Продукция предприятия уже представлена во многих странах ближнего зарубежья. При этом основная доля продаж приходится на Россию, а специалисты «Прикладной механики» всегда подчеркивают отечественное происхождение своего оборудования и его нацеленность в первую очередь на российских предпринимателей.

Производство «Прикладной механики» началось с небольшой мастерской, которая занималась металлоремонтом и производством банных печей.

«Мы разработали доступное решение и сформировали новую нишу на российском рынке — портальные плазменные станки. До того были станки плазменной резки, тяжелые для освоения, с габаритной конструкцией и высокой стоимостью. Наши технологии запатентованы и широко применяются в разных отраслях и сферах малого предпринимательства — от декоративной резки до оборонной промышленности», — рассказал руководитель инжинирингового центра «Прикладная механика» Антон Борзаев.

Самый крупный проект компании — портальные станки плазменной резки с ЧПУ. Они созданы не по классической стандартной схеме. Разработчики убрали лишние механизмы, избыточную прочность и сделали надежную, доступную конструкцию по принципу «просто собрать, освоить и работать». Одно из преимуществ основано на уникальной конструкции — опорный стол не зависит от рамы. Так, вес металла не влияет на станину станка, а нагрузку принимает координатный стол.

«Представители малого и среднего бизнеса могут быстро освоить данный вид станка. Бесплатное обучение в нашей школе операторов длится два дня. Предприниматели могут оперативно начать работать и за считанные месяцы окупить станок. В линейке станков «Плазмакрой» есть модели для начинающих пользователей и продвинутых специалистов. Мы предлагаем более 15 комплектаций плазменного станка на базе одной линейки. За свои характеристики — модульная платформа, малый вес, простота сборки, установки — наши плазменные станки завоевали среди клиентов статус легендарных. Сегодня выпускаем уже пятое поколение портальных станков плазменной резки с ЧПУ под брендом «Плазмакрой», — делится достижениями Антон Борзаев.

В прошлом году «Прикладная механика» запустила производство лазерных станков с ЧПУ под брендом «Лазеркрой». Также создается различное дополнительное оборудование, расширяющее функционал продукции компании.

На рынке есть множество зарубежных лазерных станков, например, из Китая. Весной прошлого года цены на них выросли, и появились проблемы с поставками комплектующих. На их фоне местный лазерный станок стал хорошей альтернативой.

«Сначала мы делаем продукты для собственного развития, а уже потом выводим на рынок. Таким примером стал лазерный станок. С его помощью решили задачи собственного производства. Мы стали полностью изготавливать комплектующие для плазменных станков на лазерном станке. Раньше это делали на плазменном оборудовании. Переход на лазерный раскрой сократил трудоемкость работ в три раза, повысил качество и скорость выпускаемой продукции. На лазерном станке получается более точный и качественный рез деталей, расходуется меньше металла», — объясняет конкурентные преимущества продукции «Прикладной механики» Антон Борзаев.

В компании также разработали и продолжают дорабатывать собственный программно-аппаратный комплекс G-nome, который подходит для фрезерных, граверных, плазменных и лазерных станков с координатным столом. Пока решаются вопросы привлечения инвестиций и формирования команды под полномасштабный запуск этого проекта.

В процессе становления компания столкнулась и с некоторыми трудностями.

«Первоначально это были задачи по продукту — сформировать, разработать, понять, в чем его полезность, отличительные особенности, довести до ума конструкцию, вывести на рынок. В последнее время на бизнес обрушилось много внешних обстоятельств, к которым сложно было подготовиться. Есть много негативных примеров стагнации производств или их переквалификации в другой вид деятельности», — рассказывает руководитель инжинирингового центра.

По его словам, компания изначально нацеливалась на импортозамещение, и это помогло миновать возникшие угрозы последних лет, в том числе на фоне санкций.

«Производство и продажи не останавливали. Как и другие участники рынка, в определенный период почувствовали дефицит некоторых комплектующих. Но вовремя сформировали стратегический запас и обеспечили стабильность производства, защитили клиентов от резких скачков цен и перебоя с поставками запчастей, оборудования. Прошлой весной многие клиенты, как и в период пандемии, брали паузы, но потом возвращались. У кого-то были сложности с дебеторской задолженностью, сказывалась и недоступность некоторых финансовых инструментов, например, лизинга», — уточнил Антон Борзаев.

По мнению представителей «Прикладной механики», сейчас есть тенденция в части «переформатирования рынка». Так, плазменные станки привлекли покупателей, которые ранее предпочитали дорогое импортное оборудование. Причем заказчик может оставить запрос на доработку и создание новых станков.

Решения «Прикладной механики» — от плат до готового изделия — основаны на отечественном оборудовании. Доля российских комплектующих в станках составляет 70%.

«Прикладная механика» активно сотрудничает с Тольяттинским государственным университетом, Самарским государственным техническим университетом и Самарским национальным исследовательским университетом им. С.П. Королева. Основная цель — привлечение научного потенциала для создания инновационных продуктов.

При этом в компании трудятся специалисты с большим профессиональным опытом. Среди них — инженеры-конструкторы, технологи, научные и производственные работники, программисты.

«Это позволяет самостоятельно реализовывать проекты разной сложности в машино- и станкостроении, информационных технологиях. Сейчас прорабатываем различные проекты, позволяющие расширить наш ассортимент. Общий вектор развития — унификация решений и возможность их применения для различных отраслей промышленности. Также смотрим в сторону разработки периферийного оборудования, которое необходимо для организации производств различного типа», — рассказывает Антон Борзаев.

На данный момент в России и за рубежом работает уже более 650 станков самарского предприятия. В том числе в Белоруссии, Эстонии, Латвии, Таджикистане, Узбекистане, Казахстане и Киргизии.

В планах компании — увеличение производственных мощностей и разработка новых решений. Еще одна приоритетная задача — развитие областного станкостроительного кластера, инициатором создания которого стала «Прикладная механика». Проект поддержали региональное минэкономразвития и технопарк «Жигулевская долина». Цель кластера — объединить инициативы в сфере станкостроения, поддержать производство инновационных проектов на основе «научной, производственной, инфраструктурной и ресурсной коллаборации». Сейчас в кластере семь участников.

Автор: Артем Элекин

В Самаре работает уникальный Центр клеточных технологий, который занимается разработкой и производством биомедицинских клеточных продуктов. О том, как эти препараты используются при лечении ДЦП, онкологии и СOVID-2019, а также о задачах, стоящих перед центром, рассказала его руководитель Ольга Тюмина, доктор медицинских наук, заслуженный работник здравоохранения Самарской области, профессор кафедры госпитальной терапии СамГМУ, директор медицинского центра «Династия».

— Центр клеточных технологий был создан два десятилетия назад. Какие цели стояли перед ним тогда и насколько они изменились за это время?

— Одно из главных направлений деятельности центра — внедрение и развитие клеточных технологий — осталось неизменным. Для решения этой задачи было построено здание центра на территории Самарской областной клинической больницы имени Середавина, приобретено оборудование, и в 2007 году мы туда переехали. На тот момент у нас уже была лицензия на право работать с клеточными технологиями и 500 образцов пуповинной крови. Развитие центра с первого дня идет в тесной взаимосвязи с Самарским медуниверситетом.

В отличие от других медучреждений региона, в уставе медицинского центра «Династия» есть такой вид деятельности, как наука и естественные разработки. Мы получили ОКВЭД, который позволяет нам заниматься научными исследованиями и разработками. А с 2018 года у нас появился еще один вид деятельности: разработка и производство биомедицинских клеточных продуктов. В 2022 году мы получили лицензию на их производство для научных исследований и разработок, чем по праву гордимся, потому что в России таких центров всего четыре, и три из них — в Москве.

— Чем сегодня располагает центр для исследований и помощи пациентам?

— За это время мы создали самый крупный в России государственный публичный банк пуповинной крови. У нас на хранении находится 10,5 тысячи образцов. Информация о них была передана в международный регистр банков пуповинной крови «Еврокорд» еще в 2012 году. Нам понадобилось почти 10 лет на создание биохранилища, получение первых положительных результатов применения пуповинной крови, сертификацию качества ISO и аккредитацию международного общества иммуногенетики (EFI) лаборатории для вхождения в международный поисковый регистр «Еврокорд».

Также мы создали регистр доноров костного мозга (5500 образцов), он прошел аккредитацию WMDA и сейчас включен в Российский регистр доноров кроветворных клеток.

— Кто стал первым пациентом, получившим помощь вашего центра?

— Первая трансплантация клеток пуповинной крови из нашего банка состоялась в 2010 году в Санкт-Петербурге в гематологическом центре имени Раисы Горбачевой, это был ребенок с лейкозом. После двух успешных трансплантаций, в результате которых детей вылечили от лейкоза, а также накоплений первых 3000 единиц крови в публичном государственном хранилище нас включили в международную поисковую базу данных пуповинной крови. И трансплантационные центры при необходимости трансплантации для пациентов, страдающих онкогематологическими заболеваниями, которых насчитывается более сотни, ведут поиск подходящего донора по международной базе данных WMDA и регистру «Еврокорд».

Первая активация образца пуповинной крови для зарубежных пациентов у нас состоялась в 2012 году по запросу Голландии. Далее к нам обращались клиники Великобритании, Израиля, Польши, ЮАР, Австралии, Канады, США. Уникального донора для трансплантации крови очень сложно подобрать. Когда находится подходящий образец (неважно, в какой стране), мы повторно его обследуем, получаем разрешение от Минздрава РФ на его вывоз и отправляем в медучреждение, приславшее заявку.

— И сколько таких трансплантаций прошло за это время с образцами крови самарского центра?

— Всего состоялось 70 трансплантаций для онкогематологических пациентов — как для российских, так и для зарубежных. В основном мы работаем с российскими трансплантационными центрами. Самые крупные из них находятся в Москве. Мы тесно взаимодействуем с Национальным медицинским исследовательским центром детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева. Работаем с Российской детской клинической больницей (Москва), с ФГБУ «НМИЦ Гематологии» Минздрава России, областной клинической детской больницей Екатеринбурга. Давние связи у нас с Белоруссией, с центром иммунологии и гематологии, в котором проводили трансплантацию пуповинной крови из Самары детям с иммунодефицитом. Результат этой работы — восемь спасенных жизней маленьких пациентов.

— В каких еще областях медицины используются клеточные технологии?

— Второе направление использования пуповинной крови как источника гемопоэтических и уникальных мезенхимальных стромальных клеток — регенеративная медицина. С 2009 года мы проводим научные исследования и применяем клеточные технологии в лечении нейродегенеративных заболеваний (ДЦП, перинатального поражения головного мозга), которые в 80% случаев могут привести к инвалидизации. Мы можем помочь таким детям введением клеток пуповинной крови.

Как это происходит? Находим в нашем банке по группе крови подходящий образец — тестированный, безопасный — и передаем в отделение реанимации самарской детской областной больницы имени Ивановой, которая накопила опыт лечения таких пациентов с помощью клеточных технологий.

На сегодня уже 20 деток получили от четырех до пяти инфузий пуповинной крови в первый месяц рождения. И благодаря такому лечению в 65% случаев у этих детей уже через год от рождения наблюдается абсолютно нормальное нейропсихическое развитие.

В 2022 году мы стали участниками большого научного проекта по лечению острых травм спинного мозга, 120 образцов пуповинной крови передано для реализации протокола в НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифосовского (Москва). Полная обездвиженность или шанс на выздоровление? Очень надеемся на положительные результаты.

— Как влияет введение клеток пуповинной крови на течение ДЦП?

— В той же детской областной больнице в течение четырех лет применяется новый научный протокол лечения пациентов с таким диагнозом в возрасте от 2 до 6 лет. Мы видим значимые улучшения неврологического состояния пациентов. Это связано с высокой нейропластичностью и паракринным эффектом от клеток пуповинной крови. Стволовые клетки выделяют цитокиноподобные факторы, которые стимулируют нейрогенез, ангиогенез, улучшают когнитивную и моторную функции.

— Проводит ли ваш центр международные исследования?

— У нас сейчас идет международный исследовательский протокол по аутизму. Заключено соглашение о научном сотрудничестве с международным центром биотерапии Израиля, известным гематологом-трансплантологом Шимоном Славиным. Мы проводим международное клиническое исследование — оценку безопасности и эффективности трансфузии HLA-соответствующей пуповинной крови у детей с расстройством аутистического спектра. У каждого второго есть положительный ответ: улучшение умственного и интеллектуального развития, изменение социального и психологического статуса — которые оцениваются по специальным шкалам.

— Насколько мне известно, ваш центр проводил исследование влияния клеток пуповинной крови на ковид.

— В 2020 году в период пандемии мы, стремясь быть полезными в борьбе с опасной инфекцией, проводили исследование ингаляционного способа введения экзосом. Экзосомы — это малые внеклеточные визикулы мультипатентных мезенхимальных стромальных клеток, которые мы получаем из пупочного канатика. Эти клетки обладают противовоспалительным и иммуномодулирующим свойством. Целью исследования было ускорить выздоровление пациентов с двухсторонней пневмонией и уменьшить летальность.

Первый этап проводился в больнице им. Середавина и клиниках СамГМУ. Контрольная группа пациентов получала плацебо, тестовая — ингаляции экзосом. В ходе лечения мы отслеживали сатурацию, биохимический анализ крови, время выздоровления и увидели, что в тестовой группе такой важный показатель, как С-реактивный белок, который отвечает за воспаление, нормализовался к десятым суткам. А в группе контроля он оставался повышенным.

Эти исследования мы проводили на пациентах средней степени тяжести и тогда же убедились в отсутствии побочных реакций при применении экзосом, что позволило применить клеточные технологии на группе тяжелых больных. Результат исследования дал основания сделать вывод о том, что ингаляции экзосом снизили летальность на 30%.

— Сейчас, в условиях санкционного давления, остро встает вопрос импортозамещения. Насколько центр включен в эту важную работу?

— Мы совместно с СамГМУ работаем над CAR-T-клеточной терапией. Это работа с лимфоцитами пациента, в которые встраивается химерный антиген, нацеленный таргетно на опухолевые клетки. Зарубежные разработки в течение 10 лет показывают успешное лечение таких заболеваний, как лимфома, миеломная болезнь. Технология дорогостоящая, и препараты, созданные на ее основе, сейчас недоступны. Учитывая, что эффективность лечения заболеваний достигает 80 процентов, актуальность таких разработок для нас очень высока.

Мы изучили теоретическую базу и приступили к этапу оснащения лаборатории, в которой будем работать как с донорскими, так и с клетками пуповинной крови. Одна из особенностей пуповинной крови состоит в том, что, кроме стволовых клеток, в ней есть и клетки-киллеры, причем в большом количестве. В прошлом году мы как раз занимались их изучением и разработали протокол адаптивной иммунотерапией терапии, а в этом — приступим к практической реализации протокола.

И еще один момент. Многие клеточные препараты должны готовиться для пациентов индивидуально, поэтому привезти их откуда-то просто невозможно.

— Сколько времени проходит от получения положительных результатов клинических испытаний препарата до промышленного производства продуктов на основе клеточных технологий?

— От пяти до восьми лет. Клеточные продукты могут быть отнесены как к лекарствам, так и к БМКП (биомедицинским клеточным продуктам). Необходимо пройти все стадии разработки нового лекарственного препарата: оценить острую и хроническую токсичность, разработать гомологичную модель на животных для оценки эффективности, провести доклинические испытания in vitro, затем in vivo, экспертизу полученных результатов, затем провести ограниченные и расширенные клинические испытания, далее получить государственную регистрацию. Однако российское законодательство постоянно меняется, и в настоящее время нет ни одного клеточного препарата, официально зарегистрированного в России.

— Каков механизм получения пуповинной крови и как «работают» ее клетки, попадая в организм пациента?

— После рождения ребенка наступает третий период родов, когда рождается пуповина и плацента. Они содержат примерно 200 мл детской крови. Чтобы ее собрать, пунктируют отрезанную пуповину и собирают кровь в донорский гемакон (пластиковый мешочек). Пуповинная кровь забирается только у здоровых женщин, у которых преимущественно были естественные роды, с их добровольного информированного согласия. При этом женщина может сохранить кровь и для своего ребенка по договору персонального хранения.

Гемакон с сопроводительными документами поступает в центр, где кровь повторно обследуется, в том числе на клеточность — количество лейкоцитов и определение генотипа (HLA). Дальше работа с кровью протекает в специальных чистых помещениях, где воздух проходит трехступенчатую фильтрацию. Делается это для того, чтобы достичь чистоты помещений класса Б и В, которая определяется по количеству частиц в кубометре воздуха.

Из собранного объема примерно в 150 мл удаляют эритроциты, часть плазмы и тромбоцитов, оставляя лейкоциты. Именно в них содержатся стволовые клетки. Дальше добавляют криопротекторы, замораживают, помещая в криохранилище, рассчитанное на 16000 образцов. В результате мы получаем концентрат гемопоэтических стволовых клеток, который может храниться в жидком азоте неограниченное время и всегда готов к применению.

Теперь о трансфузии пуповинной крови. При онкологических заболеваниях пациента готовят к этой процедуре и проводят высокодозную химиотерапию, затем в чистом боксе внутривенно капельно вводят пуповинную кровь (концентрат гемопоэтических стволовых клеток). Цель трансфузии — восстановить у пациента донорское кроветворение.

Введенные кроветворные клетки идут в кроветворные ниши костного мозга. Там стволовые клетки дают ростки кроветворения (лейкоциты, тромбоциты, эритроциты). Приживление крови оценивается по уровню лейкоцитов. Это происходит в течение двух-трех недель. Пока кровь не приживется, пациент находится на гемотрансфузиях эритроцитами и тромбоцитами. Эффект от трансплантации — ремиссия заболевания. И если в течение пяти лет состояние пациента стабильно, нет рецидива — он считается выздоровевшим.

Мы продолжаем исследовать и применять клетки пуповинной крови для лечения большого количества заболеваний, запланировано 25 новых научно-исследовательских международных протоколов лечения, а это значит, что клеточные технологии будут развиваться.

Команда ученых Тольяттинского государственного университета занимается разработкой современных сплавов на основе магния, чрезвычайно востребованных сегодня в медицине, авиации, автомобилестроении. В вузе рассказали об особенностях, перспективах и преимуществах применения таких материалов.

Магниевое направление развивается в ТГУ давно, и в сфере исследований этого материала университет является одним из ведущих в России. Серьезный толчок был дан в 2010 году, когда разработки тольяттинцев поддержало правительство РФ: на конкурсной основе университет получил мегагрант на создание лаборатории под руководством ученого с мировым именем D.Eng. (доктора технических наук), профессора Алексея Виноградова. Для выполнения этой задачи он вернулся из Японии в Россию. В дальнейшем правительство РФ продлевало финансирование по мегагранту.

Магний — достаточно универсальный металл, и соединения на его основе могут применяться в различных сферах. Научный поиск в ТГУ ведется разнонаправленно: это и технологии создания новых сплавов, их сварки, и образование вспененных композитов, и генерация защитных (износостойких) слоев на поверхности изделий. Всем этим в ТГУ занимаются четыре группы ученых под руководством профессоров Дмитрия Мерсона, Михаила Криштала, Александра Ковтунова и Валерия Ельцова.

Если изначально речь шла в основном о техническом применении магниевых сплавов в качестве конструкционных материалов, то вскоре исследователи ТГУ пришли к пониманию, что магниевые сплавы будут чрезвычайно востребованы и в медицине.

Чтобы изделие из магниевого сплава могло быть применено в медицинских целях, оно должно отвечать главным требованиям — растворяться (резорбироваться) с заданной скоростью и без вреда для организма. С тем, чтобы раствориться, у магния проблем нет — он имеет низкую устойчивость к коррозии. Это делает его применимым для изготовления биорезорбируемых имплантов и стентов, например в травматологии, ортопедии, стоматологии и даже кардиологии. Сейчас стенты и импланты производятся из титана или нержавеющей стали, а это значит, что их нужно будет извлекать из организма в рамках повторной операции. С магнием этого делать не придется. Но необходимо управлять скоростью растворения в организме, чтобы не дать медицинскому изделию раствориться до заживления тканей.

С помощью технологии плазменно-электролитического (микродугового) оксидирования (ПЭО) ученые ТГУ научились создавать на поверхности магниевых сплавов твердые износо- и коррозионно-стойкие керамические слои. Это защищает сплав от механического, коррозионного либо совместного воздействия. Именно ПЭО отводится роль «регулировщика», который заставляет имплант из магниевого сплава раствориться в организме человека с заданной скоростью.

Материаловеды вуза создали ультрамелкозернистые магниевые сплавы, которые обладают требуемым набором свойств для изготовления медицинских имплантатов, в том числе заданной скоростью резорбции (растворения), разработали технологии получения полуфабрикатов, необходимых для производства конечных продуктов. В основу ключевой технологии положен патент «Способ гибридной обработки магниевых сплавов», принадлежащий ТГУ.

Медизделиями из биорезорбируемого магния уже заинтересовался большой бизнес — «Медицинская торговая компания» (Санкт-Петербург) и ТГУ создают совместное производство. В проекте примет участие Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (Уфа), входящий в консорциум «Новые технологии для магниевых сплавов», ООО «Оренпресс» (Оренбург) и НПП «Солар» (Самара).

В сентябре 2023 года на территории ТГУ должен начаться серийный выпуск заготовок и самих биорезорбируемых имплантатов. Контроль качества прутков и готовых изделий возьмет на себя ТГУ — для этого в университете есть необходимое оборудование и специалисты. «Медицинская торговая компания» займется регистрацией готового продукта в качестве медицинского изделия в Федеральной службе по надзору в сфере здравоохранения РФ. Раньше такие изделия в России не производились — закупались за рубежом. В год же осуществлялось порядка пяти тысяч операций с их использованием. Введение санкций стало стимулом для организации производства в России.

«Магниевая тема» привлекает новые поколения ученых — на средства гранта, полученного в рамках госзадания под патронажем НОЦ мирового уровня «Инженерия будущего», для молодежи в ТГУ открыли специальную лабораторию. На ее создание выделили 45 млн рублей. В лаборатории молодые учёные работают над проблемой повышения коррозионно-усталостных свойств имплантатов. Возглавляет лабораторию молодой учёный кандидат физико-математических наук Михаил Линдеров.

По инициативе ТГУ в декабре 2020 года был создан консорциум «Новые технологии для магниевых сплавов». В него также вошли Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (Томск), Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, Самарский государственный медицинский университет (СамГМУ), Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук и в качестве индустриального партнера — ООО «Соликамский опытно-металлургический завод».

В партнерстве с Соликамским опытно-металлургическим заводом Тольяттинский государственный университет разработал жаропрочный магниевый литейный сплав. Он обладает повышенной температурой воспламенения (на 200°C выше, чем у лучших образцов подобных сплавов) и предназначен для использования в авиационной промышленности.

Этот сплав необходим для отливки поршней двигателей беспилотных летательных аппаратов. За счет придания новых свойств мощность и надежность двигателя будет в разы выше, и он сможет успешно конкурировать с зарубежными аналогами, в том числе применяться в силовых установках мощностью до 300 л.с. на воздушных судах малой авиации.

ДВС в этом сегменте пока нет альтернативы. Газотурбинные двигатели подобной мощности неэкономичны по расходу топлива, а для массивного электропривода необходимы дорогие аккумуляторы, пояснил старший научный сотрудник института машиностроения ТГУ Павел Ивашин.

Благодаря использованию новых сплавов конкурировать с импортными производителями можно будет не только в выпуске авиационных двигателей, серийное производство которых сегодня в России попросту отсутствует, но и в нише малой садовой мототехники, лодочных моторов и т.п.

С 2019 года в вузе занялись разработкой еще одного перспективного направления — пеномагния. Это высокопрочный пористый материал на основе магниевого сплава, главным преимуществом которого служит способность гасить механические колебания и поглощать энергию удара, что и обусловливает его применение в автомобилестроении и аэрокосмической отрасли — там, где важны небольшой вес и значительная прочность конструкции. Причем в ТГУ научились создавать материал с управляемым размером пор и даже порами разного размера внутри одного изделия.

Кроме того, в ТГУ есть компетенции в области сварки изделий из магния, что может быть востребовано для разработки технологии 3D-печати.

«ТГУ обладает различными компетенциями в работе с изделиями из магниевых сплавов — от формирования требований к химсоставу и технологий получения требуемой структуры до методов управления скоростью коррозии, а также в смежных технологиях. Поэтому мы целенаправленно формируем центр превосходства в сфере магниевых технологий как «Магниевую долину», то есть целую экосистему генерации знаний и получения практических эффектов. Сквозная идея, объединяющая усилия ученых и специалистов ТГУ и наших партнеров в рамках «Магниевой долины», — повышение уровня технологической готовности продуктовых проектов до создания новых производств инновационной продукции, в том числе для обеспечения технологического суверенитета и импортоопережения. Магниевое направление зафиксировано в программе развития ТГУ в рамках федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» и программы развития НОЦ мирового уровня «Инженерия будущего», то есть поддержано Министерством науки и высшего образования России и лично губернатором Самарской области Дмитрием Игоревичем Азаровым», — отметил Михаил Криштал. 

Автор: Алексей Окунев

Президент консорциума «Интегра-С», заслуженный изобретатель РФ Владимир Куделькин в рамках проекта «Сделано в Самаре» рассказал о геоинформационной системе (ГИС) «Интегра 4D-Планета Земля», позволяющей отслеживать события в любой точке в любое время, а также управлять объектами.

— С момента основания «Интегра-С» делает основной акцент в своей деятельности на разработке новых для рынка продуктов. Чем обусловлен выбор вами соответствующей стратегии?

— С детских лет я всегда старался что-то придумать, изобрести. В юности тоже был очень любознательным студентом. Тяга к созданию нового не отпустила меня и после окончания университета. Например, в период службы в армии я разрабатывал электронную систему управления мобилизацией Советского Союза. Мой интерес к изобретательству сохранился и после увольнения из Вооруженных Сил.

Помню, на старте бизнеса технический директор предлагал пойти простым путем, взяв в работу готовые идеи. Но я с этим не согласился, сказал, что нам необходимо сделать что-то свое, то, чего нет у других. С тех пор мы продолжаем придерживаться заданного курса. И могу сказать, эта стратегия полностью себя оправдала. Например, то, что мы разрабатывали еще в 1996 году, в Германии начали делать сравнительно недавно. Речь идет о трехмерных моделях объектов с привязкой к географическим координатам и времени.

Наша же современная геоинформационная система «Интегра 4D-Планета Земля» предоставляет пользователю возможность работы с четырехмерными объектами — 3D-модель и время. А еще мы начали применять нейроаналитику. Так что в Германии сейчас отстают от нас на 27 лет.

— Эту разработку вы считаете наиболее значимой для консорциума?

— Да, это уникальная ГИС, второй такой в мире нет. В этой системе все объекты, датчики, устройства и даже видеоизображение привязаны к географическим координатам и времени. То есть это виртуальный 4D-мир с объективной реальностью. Можно ввести время и координаты, а система выдаст изображение с камер в данной точке и промежутке времени.

Функционал ГИС отвечает самым разным задачам. В первую очередь это обеспечение безопасности общества, защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Кроме того, система позволяет обезопасить предприятия, учреждения, объекты транспортной инфраструктуры. В ней есть и дополнительные сервисы. Так, гостиницам ГИС предлагает не только управление системами безопасности и жизнеобеспечения, но и специальный комплекс автоматизации обслуживания клиентов.

— Что вдохновило вас на создание этого продукта?

— Я всегда считал, что ГИС нужно сделать приближенной к тому, как все существует в природе. Мы ведь, по сути, в каком мире живем? В 4D. Хотя у окружающих были сомнения по поводу необходимости системы не то чтобы в 4D, но даже в 3D. Меня спрашивали, зачем это нужно, ведь вполне удобно пользоваться и 2D. А я не понимаю, как можно не учитывать существование высоты и времени, помимо длины и ширины. И я не прогадал. Без учета привязки ко всем нынешним параметрам невозможно было обработать всю поступающую по объекту информацию.

— Насколько активно бизнес и муниципальные структуры сейчас пользуются «Интегра 4D-Планета Земля»?

— Нашу систему сейчас много где применяют — например, на Керченском транспортном переходе (Крымский мост), а также в акватории пяти морских портов полуострова (Севастополь, Керчь, Ялта, Феодосия, Евпатория). Также ею оснащено более 300 объектов РЖД на территории РФ — железнодорожные вокзалы, ситуационные центры, вагоноремонтные депо, мосты, тоннели, парки, подстанции, более 40 морских портов и 20 гидроузлов… В теплоэнергетическом комплексе ГИС обеспечивает безопасность ряда ТЭС — Адлерской, Таврической, Балаклавской.

В аэропортах благодаря нашему продукту осуществляется контроль за движением самолета на посадочной полосе и правильностью его парковки, за маршрутом машины, разгружающей багаж, определяется территориальное нахождение работников аэропорта.

Используют «Интегра 4D-Планета Земля» и для контроля над целыми регионами. С помощью нашей ГИС, например, ситуацию на подведомственной территории отслеживают в правительстве Тульской области (ситуационный центр губернатора).

Также сейчас все более популярной становится тема создания «цифровых клонов» предприятий. Такой «клон» уже, к примеру, сделан для Люберецких очистных сооружений. Работаем по этой теме и с Волжским трубным заводом. В ряде случаев клон создается с учетом дополненной реальности. То есть на деле объект может быть еще не построен, а его цифровая «копия» уже существует, и мы можем отлаживать процессы управления им до ввода его в эксплуатацию.

— Получается, интерес к продукту в последнее время заметно растет?

— Верно. За примером далеко ходить не нужно. Недавно мы представили свои продукты на выставке «Технологии безопасности-2023» в Crocus Expo. В ходе мероприятия обратили внимание на возросший к нам интерес. Да и в целом ощутимо увеличивается объем заказов — и по «Интегра 4D-Планета Земля», и по видеонаблюдению, которым мы тоже занимаемся. Думаю, тому способствуют и тенденция к цифровизации, и заданный президентом курс на отечественный софт.

— А есть ли спрос на «Интегра 4D-Планета Земля» среди иностранных заказчиков?

— Интерес к нам со стороны иностранцев есть. Недавно Германия интересовалась нашими разработками с целью решения вопроса управления подводными дронами. Но началась специальная военная операция России на Украине, и переговоры были прекращены.

— Предпринимаются ли попытки разработать аналоги вашей четырехмерной ГИС?

— В России — нет. Что-то пишут на эту тему японцы, но это больше научные статьи. При этом фразы их работ почему-то звучат так, будто взяты с наших сайтов. В направлении разработки похожего продукта движется Германия. Но пока они работают, как я уже говорил, с 3D-моделями. Возможно, они догонят наш текущий уровень через 5-10 лет. Но и мы не стоим на месте.

— Работа над совершенствованием «Интегра 4D-Планета Земля» продолжается?

— Да, этот процесс непрерывен. К примеру, некоторое время назад в ПО «Интегра 4D-Планета Земля» была реализована нейросетевая технология, которая позволяет при помощи искусственного интеллекта обрабатывать поступающие различные данные. А прямо сейчас у нас выходит новая версия данного продукта. Она вобрала в себя все последние технические новшества. В целом, чем больше мы совершенствуемся, тем больше понимаем, что нужно трудиться в этом направлении еще активнее. Надеюсь, со временем мы придем к цифровизации всей России.

— Над какими-либо новыми продуктами сейчас ведет работу «Интегра-С»?

— Не вижу смысла распыляться. Думаю, необходимо улучшать и углублять то, что есть сейчас. Так, мы сосредоточились над совершенствованием платформы, активно работаем над созданием «цифровых клонов» объектов и территорий. К примеру, в настоящий момент проектируем один из крупнейших строящихся аэропортов в России, который расположится под Санкт-Петербургом.

При этом мы продолжаем искать партнеров, которые помогут нам обучить систему под разные виды задач. Чтобы она одинаково легко управляла как банком, так и металлургическим заводом или птицеводческим комплексом. Но ведь самостоятельно мы ее этому не научим! Поэтому ищем поддержку у представителей бизнеса. В рамках данного сотрудничества мы, со своей стороны, осуществляем разработку софта, а партнеры помогают доработать систему под задачи того или иного объекта.

— Разработки новых продуктов всегда требуют серьезных вложений. Привлекает ли «Интегра-С» сторонних инвесторов к своим проектам?

— На разработку текущих продуктов компания расходовала исключительно собственные средства. И это удовольствие действительно не из дешевых. Например, на создание «Интегра 4D-Планета Земля» ушло порядка нескольких миллиардов рублей. Но мы все же не сторонники идеи о том, что все нужно сделать самим. Я всем конкурентам предлагаю быть партнерами, дополнять друг друга и совершенствоваться вместе. Ведь на все не только денег не хватит, но и головы. Поэтому нужно объединять усилия. Каждый может сфокусироваться на том, в чем он хорош, а остальное докупать у партнеров.

— Нашлись ли уже конкуренты, выразившие готовность к сотрудничеству с вами?

— Да, подвижки определенно есть. Многие фирмы начали с нами сотрудничать. Например, ранее мы выпускали не только софт, но и сопутствующее оборудование. Тем же занимался и наш нынешний партнер. Теперь мы договорились, что каждый будет заниматься своим делом. Они производят сейчас только оборудование, а софт закупают у «Интегра-С». В нашем случае — обратная ситуация.

Справка

«Интегра 4D-Планета Земля» представляет собой геоинформационную систему высокого уровня, которая привязывает данные к географическим координатам и времени. Она применима для работы как с небольшими объектами (например, одиночными зданиями или подвижными средствами), так и с территориально протяженными объектами, такими, как города, регионы, государства. В числе подсистем ГИС — модуль видеонаблюдения и видеоаналитики, система контроля и управления доступом, охранно-пожарная сигнализация, система 112, управление освещением, Глонасс/GPS, периметральная, радиационная и химическая защита и т. д. «Интегра 4D-Планета Земля» работает под управлением операционных систем с открытыми исходными кодами Linux, Astra Linux, РЕД ОС и других.

Сборка с помощью ультразвуковых технологий как альтернатива клеевому и крепежному соединению полимерных деталей сегодня применяется в различных отраслях промышленности. Иногда этот метод остается единственно возможным вариантом сборочного соединения. О том, как проходит разработка отечественных ультразвуковых сварочных комплексов, призванных заменить и превзойти зарубежные аналоги, а также о возможностях их более широкого использования в производстве рассказал порталу «Волга Ньюс» директор института машиностроения Тольяттинского государственного университета Александр Селиванов.

Инженеры из ТГУ уверены, что за ультразвуковыми технологиями — большое будущее. Сегодня их разработки находятся на стадии освоения серийного выпуска ультразвуковых сварочных аппаратов под различные технологические процессы сборки изделий из полимерных материалов: в машиностроении, автомобилестроении, медицине и других сферах, в которых применяются пластики.

Технология ультразвуковой сварки служит альтернативой клеевому соединению материалов, а также сборке комплектующих с применением крепежных элементов. В ряде случаев ультразвук по определенным требованиям является практически безальтернативным вариантом соединения деталей, объясняет Александр Селиванов.

К преимуществам такого способа соединения относятся отсутствие лишних элементов (клей, растворители, крепеж) и достаточно высокая стабильность и повторяемость процесса, что позволяет его легко автоматизировать, а это важно с точки зрения повышения производительности в условиях массового производства.

Сварочными работами могут заниматься не только люди, но и роботы. В созданном при ТГУ центре ультразвуковых технологий уже разрабатывают автоматические комплексы, а также проекты по интеграции сварочных аппаратов в робототехнические комплексы (РТК). При этом для повышения эффективности операций сборки не обязательно использовать большой промышленный РТК — достаточно применить КОБОТы (коллаборативные роботы, или роботы-манипуляторы. — Прим. «Волга Ньюс»).

Через пару лет разработчики планируют организовать серийное производство ультразвуковых аппаратов различного технологического назначения, а через три года на базе инновационно-технологического парка Тольяттинского государственного университета построить в Самарской области завод по производству ультразвукового оборудования. Объект возводится при поддержке губернатора Самарской области Дмитрия Азарова и планируется к запуску уже в 2023 году.

«В настоящее время мы формируем модельный ряд ультразвуковых комплексов под различные технологические задачи. Причем линейка будет унифицированной и будет разработана по модульному принципу. Под каждую модельную линейку будем определять емкость рынка», — поделился планами руководитель института машиностроения ТГУ.

В оборудовании для ультразвуковой сварки заинтересованы в первую очередь предприятия автомобилестроительного кластера, и здесь достигнуты значительные результаты по внедрению комплексов. В частности, тольяттинские разработки используют в своем производстве ООО «ДСК», АО «Полад», АО «Сатурно-ТП», ООО «АРТ-Т», АО «САПТ» и другие. Есть заинтересованность в поставке таких комплексов и у АвтоВАЗа. Стоит подчеркнуть, что проект появился и развивается при участии студентов университета.

«Ультразвуковую сварку можно использовать на любых предприятиях, занимающихся производством изделий из полимерных и нетканых материалов, — везде, где нужна сборка. Одним из направлений может быть получение неразъемных соединений в термопластичных композитных материалах, например, в авиастроении, в том числе в военно-промышленном комплексе. И хотя в настоящее время с Министерством обороны эта работа не проводится, но если будут поставлены такие задачи, с удовольствием готовы работать и на укрепление обороноспособности нашей страны», — говорит Александр Селиванов.

По технологическим характеристикам тольяттинские комплексы в чем-то превосходят зарубежные аналоги. Например, в ТГУ запатентован оригинальный способ крепления ультразвуковых волноводов, что позволяет уменьшить габариты самого ручного комплекса и, соответственно, его вес — ультразвуковые пистолеты на базе магнитострикционных преобразователей легче, а по выходной мощности превосходят зарубежные аналоги в этом классе.

Что касается алгоритмов захвата резонансной частоты и ее отслеживания в цикле сварки, то здесь есть над чем работать. Одним из перспективных направлений за рубежом в области развития технологий ультразвуковой сварки является ультразвуковая аддитивная технология с последующей обработкой фрезерованием. В этой технологии изделие «печатается» с помощью ультразвука слоями, как пирог из ленты. Затем фрезерной обработкой изготавливается деталь. Сегодня зарубежный стартап Fabrisonic производит гамму станков для реализации такой технологии. В России этому направлению пока не уделяется должного внимания, между тем перспективы применения такой технологии весьма велики, особенно в авиации, ракетостроении, космической технике, медицине.

Кроме того, ультразвук как инструмент интенсификации различных технологических процессов имеет большие перспективы промышленного применения: пропитка, сушка, эмульгирование, диспергирование, дегазация, сонохимия, воздействие ультразвука на сыпучие среды и комплекс других технологий. Например, с помощью ультразвукового распыления расплава можно получать мелкодисперсные металлические порошки для аддитивных технологий.

То есть спектр применения ультразвука достаточно широк. Он позволяет существенно ускорить протекание физико-химических процессов в различных средах, а также технологически обеспечить повышение производительности и качества выпускаемой продукции.

«Конкурентоспособность определяется не только технологическими новшествами и преимуществами, но также стоимостью и сроками разработки, возможностями дальнейшего технологического сопровождения (ремонт, обслуживание, поставка комплектующих, обучение персонала). У нас все это есть, мы предлагаем технологию под ключ. Пока главный инвестор проекта — Тольяттинский госуниверситет, однако мы открыты для сотрудничества», — отмечает Александр Селиванов.

Михаил Криштал, ректор Тольяттинского государственного университета:

— В последние годы ученые и специалисты ТГУ резко нарастили компетенции в сфере ультразвуковых технологий, хотя работы в этом направлении велись еще в 1990-2000-е годы. Уже и тогда мы были нацелены на практический результат. Достаточно вспомнить внедрение на Волжском автозаводе оборудования и технологии правки абразивных кругов с применением ультразвука. Сегодня мы компетентны создавать технологии и устройства с применением ультразвука настолько разного назначения, что иной раз это даже удивляет. Главное — это существенное ускорение темпов внедрения новых разработок, что совершенно точно дает вклад в технологический суверенитет страны и решает задачи не только импортозамещения, но и импортоопережения. Мы уже создали центр ультразвуковых технологий, и в ближайшее время он расширит свои возможности за счет новых площадей инновационно-технологического парка ТГУ, где мы планируем разместить ряд реконфигурируемых производств инновационной продукции, в том числе ультразвукового оборудования различного технологического назначения.

Автор: Алексей Окунев

В Тольятти создали первый в истории автопрома баллон для газомоторного топлива второго типа российского производства и разработки. Проект был реализован в короткие сроки и стал реакцией на западные санкции.

Санкции, введенные против России после начала специальной военной операции, сильно повлияли на производство газомоторной техники, что коснулось и выпуска битопливных автомобилей от группы компаний «АТС» и АВТОВАЗа. Прекратились поставки ряда комплектующих от европейских партнеров, а также произошло перестроение логистических цепочек и рост цен на комплектующие и готовые узлы, поставлявшиеся из Китая. Кризис полупроводников и электронных компонентов также оказал негативное влияние. Это привело к тому, что выпуск моделей Largus и Vesta, поставляемых АВТОВАЗом для серийного оснащения ГБО, был приостановлен.

В ГК «АТС» на этом фоне начали поиск собственных решений и их адаптацию к существующим конструкциям. Касалось это в первую очередь Lada Granta как модели, над газификацией которой в «АТС» уже работали и которая при высокой локализации максимально быстро смогла вернуться на конвейер АВТОВАЗа. Ведущий партнер в лице бренда Lada также оказывал в этом вопросе всестороннюю поддержку.

В короткие сроки был проведен весь необходимый перечень работ в сферах инжиниринга, испытаний и сертификации новой отечественной битопливной модели. И с конца 2022 года на производстве ГК «АТС» приступили к выпуску Lada Granta CNG.

Основной узел в ГБО — баллон для природного газа метана, который должен отвечать ряду требований безопасности, надежности и компоновочных решений. Largus и Vesta оснащались безальтернативным металлокомпозитным баллоном Sioma (Китай).

В «АТС» разработали собственный баллон объемом 80 литров, который конструктивно относится ко второму типу (CNG2) — его корпус изготовлен из металлической несущей вставки, покрытой армирующей оболочкой. Такой тип баллонов легче цельнометаллических собратьев из первого поколения, при этом так же уверенно держит давление в 20 МПа.

Баллон создавался в сотрудничестве с одним из российских предприятий, имеющих компетенции в производственной части. Назвать компанию в ГК «АТС» не смогли, так как упоминание партнера строго регламентировано пунктом договора.

Разработчикам удалось добиться меньшей массы по сравнению с импортными аналогами. А уменьшение веса прямо влияет на расход топлива, износ некоторых деталей и узлов автомобиля, его грузоподъемность. В конечном счете — это все пользовательские характеристики, в основе которых лежит экономия. Кроме того, уменьшение количества металла в изделии стало еще более актуальным на фоне резкого роста цен на него, произошедшего в последние два года.

Помимо самого баллона, специалистам ГК «АТС» пришлось продумывать и новое решение для его крепления в багажнике Lada Granta CNG. Баллон вместе с предохранительным клапаном расположен за сиденьями второго ряда и прикрыт со стороны багажника пластиковым кожухом. Это было сделано для прохождения сертификационных процедур, включающих лабораторные испытания, которые выполнялись ФГУП «Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт» (НАМИ). Все остальные работы, включающие ресурсные и ходовые испытания, проводились специалистами ГК «АТС».

Отличием метановой «Гранты» от предшествующих моделей на природном газе стало также размещение заправочного штуцера под капотом, а не в лючке бензобака. Это обусловлено конструктивной особенностью Lada Granta.

Внедрение нового баллона позволило существенно снизить зависимость от иностранных комплектующих. Сейчас производство Lada Granta CNG — это несколько сотен автомобилей в месяц, которые в большей своей части уже распределены по покупателям. По заявлению руководства ГК «АТС» предприятие в силах выпускать не менее 600 автомобилей с ГБО в месяц, работая в односменном режиме. При работе предприятия в две смены объем может быть увеличен до тысячи машин. В вопросах увеличения объемов, расширения гаммы цветов и оперативности отгрузки с главного конвейера компания получает всестороннюю поддержку от АВТОВАЗа.

Группа компаний «АТС» известна на рынке газомоторных систем с 2010 года. Первым проектом специалистов в этой сфере стало создание «Экологического такси» в Тольятти. Автомобили Lada Granta оснащались газобаллонным оборудованием (ГБО), что помогало экономить на топливе и снижать объем выбросов в атмосферу.

До появления на рынке Lada Granta CNG ГК «АТС» в тесном партнерстве с АВТОВАЗом также работала над проектами серийных автомобилей на природном газе Lada Largus CNG и Lada Vesta CNG.

Пионером серийных и битопливных легковых автомобилей стал флагман российского автопрома Lada Vesta. Работы по проекту были начаты в 2015 году. Весь инжиниринг и адаптация нового оборудования были выполнены инженерами «АТС». Производство седана с приставкой CNG началось летом 2017 года. На данный момент выпущено почти 11 тыс. битопливных «Вест».

В январе 2019 года начался выпуск битопливных «Ларгусов». Общий объем выпуска Lada Largus CNG составил 1569 автомобилей.

Еще одной битопливной моделью, которая готовилась к выпуску, был седан Logan от компании Renault (на то время партнера АВТОВАЗа). Работы по проекту были доведены до стадии старта производства, которого, однако, не состоялось ввиду ухода французского бренда с российского рынка на фоне санкционной войны.

Кроме серийного выпуска автомобилей с ГБО, тема популяризации газомоторного топлива была расширена собственной раллийной командой «ATC Racing Team», выступающей на Lada Niva Legend, оснащенном метановым ГБО. Часть новых инжиниринговых решений, до их применения на серийных транспортных средствах, проходили испытания в ралли-рейдах.

Сейчас в «АТС» продолжают разработку и испытания комплектующих для грузового и тепловозного транспорта, для легких коммерческих автомобилей, передвижных заправщиков.

Автор: Виталий Архиреев

Куйбышевская железная дорога стала первой в системе РЖД, где были внедрены инновационные лазерные приборы МИГ. Самарская разработка позволяет в автоматическом режиме измерять габариты платформ и рельсового пути, расстояние до опор, светофоров и малых архитектурных форм, значительно сократив необходимые на это время и трудозатраты, а также полностью исключив возможность фальсификаций со стороны недобросовестных сотрудников.

В массовом сознании железнодорожный транспорт считается одним из самых надежных. И нельзя сказать, что незаслуженно: на железной дороге безопасности уделяют особое внимание. Каждая платформа тщательно проверяется несколько раз в год: железнодорожники находят ось пути, которая служит главной отправной точкой, и производят замеры до выступающих элементов конструкций платформы и всей остальной инфраструктуры, находящейся в непосредственной близости от рельсов.

Процесс, разумеется, занимает продолжительное время — сотрудникам железной дороги нужно выполнить десятки различных измерений. А из доступного оснащения в распоряжении рабочих — как правило, лишь обычная рулетка и алюминиевый шаблон…

Точность измерений находится в прямой зависимости от того, насколько добросовестно относятся к своим обязанностям работники, их проводящие. И в том, что кто-то будет старательно высчитывать миллиметры, например, в зимнюю непогоду, возникают вполне обоснованные сомнения. А ведь проверку нужно проводить в соответствии с графиком, который никто не станет подгонять под текущие погодные условия. Да и железнодорожный транспорт славится тем, что исправно работает в любую непогоду.

Специально для того, чтобы исключить возможность некорректных измерений и существенно ускорить процесс проверки пассажирских платформ на соответствие нормативным габаритам, компания «Альфа Консалт» разработала мобильный измеритель габаритов — прибор «МИГ». Он позволяет значительно сократить необходимое для замеров время и существенно снизить трудозатраты железнодорожников.

Достаточно установить прибор на рельсовый путь и направить лазерный луч на нужную точку — и останется только произвести замер через мобильное приложение. В итоге получается фотография с результатами замера, к которым, помимо геолокации и даты съемки, присоединяется электронная подпись специалиста, после чего все данные отправляются на сервер. Такая схема полностью исключает вмешательство извне и фальсификацию измерений: теперь не получится просто переписать в журнал результаты прошлых замеров. Отчет формируется из электронной базы данных, доступа к которой производящий замеры сотрудник не имеет.

Стоит отметить, что инновационной разработку делают не столько примененные при создании МИГа технологии, сколько программное обеспечение, позволившее объединить в одном продукте высокоточные лазерные измерения и электронный документооборот. Фактически разработчики создали специализированную высокоточную лазерную рулетку, способную не только обрабатывать данные, формировать отчет и отправлять результаты на сервер нажатием кнопки в мобильном приложении, но и самостоятельно производить вычисления.

Одной из главных и уникальных особенностей МИГа служит способность за одну операцию сделать сразу несколько нужных измерений: так, например, с помощью теоремы Пифагора программный комплекс самостоятельно высчитывает и расстояние до края платформы, и ее высоту. При этом особой квалификации от производящего замеры сотрудника не требуется — достаточно лишь направить луч лазера на нужную точку и активировать прибор.

Продукт самарских разработчиков не только существенно ускоряет и автоматизирует процесс проверки габаритов платформ, но и дает существенный экономический эффект. Один мобильный измеритель ежегодно экономит порядка 80 тыс. рублей за счет сокращения трудозатрат. Куйбышевская железная дорога получила уже 16 таких приборов.

Специально для разработки МИГа компания «Альфа Консалт» получила грант в рамках финансовой поддержки инновационных проектов, направленных на научно-техническое и инновационное развитие железнодорожного транспорта. Средства выделили Куйбышевская железная дорога и министерство экономического развития и инвестиций Самарской области.

Создание МИГа, по словам разработчиков, не было самым сложным проектом в истории «Альфа Консалт», однако оно дало компании очень важный опыт, связанный с особыми требованиями РЖД. Все технические нюансы нужно было привести в соответствие с более жесткими нормативами, действующими на железной дороге.

«Говорят, что РЖД — это своеобразное государство в государстве, и отчасти это правда, — считает руководитель самарского филиала ООО «Альфа Групп» Нина Гуревич. — На Российских железных дорогах существует своя система сертификации и допуска. Иными словами, если прибор сертифицирован для использования на территории Российской Федерации, то это еще не значит, что его можно использовать на железной дороге. Здесь предъявляются свои требования, причем допуски более жесткие, чем в общем случае. Погрешность измерений прибора составляет всего один миллиметр, что соответствует требованиям, предъявляемым к профессиональным образцам лазерных дальномеров».

Автор: Олег Нечаев