Il s'agit d'une véritable histoire de sauver un chat qui, quand il s'agissait d'engelures, a perdu les quatre pattes, la queue, les oreilles et, malgré cela, a réussi à survivre. Et non seulement survivre, mais tomber entre les mains de personnes non indifférentes qui ont aidé la bête à se relever littéralement. Les pattes, cependant, sous la forme de prothèses réalisées en utilisant les technologies les plus modernes. Comment c'était et pourquoi j'ai décidé d'écrire sur cette histoire sur Habré - lire sous la coupe!
Cat Haze et un peu de médecine vétérinaire
Une histoire prosaïque d'un chat perdu à la maison nommé Haze, qui, étant mal adapté à la vie à l'extérieur du domicile, disparaîtrait très probablement, mais il y avait une personne attentionnée qui a sauvé la bête. Cependant, des blessures graves après des engelures ont entraîné la perte de toutes les pattes, ce qui, pour un animal aussi actif qu'un chat, signifie essentiellement la mort. La brume ne pouvait que ramper, manger mal, car elle ne pouvait pas prendre la pose nécessaire pour cela. Les vétérinaires ont écarté les bras et ont offert le seul moyen humain de soulager les souffrances de la bête. Endormi. Mais la nouvelle maîtresse était déterminée. Ses amis lui ont conseillé de se tourner vers le vétérinaire le plus célèbre de Novossibirsk,
Sergei Gorshkov , célèbre dans la région pour s'être occupé des cas les plus difficiles, ce qui était sans aucun doute le cas du chat Dymka.
Le vétérinaire a repris ce cas, car il y a quelque temps, il avait déjà mis le chat sur les quatre pattes pour la première fois dans le monde, qui a même été publié dans un
article scientifique détaillé dans l'une des revues scientifiques spécialisées. L'expérience acquise par un spécialiste a aidé dans ce cas. Cependant, il y avait des difficultés. Les animaux, tout comme les humains, sont tous différents. Chacun a ses propres particularités. Les os des chats sont minces et un travail très détaillé et précis est nécessaire pour modéliser la future prothèse.
La base de la simulation était les rayons X et l'expérience d'un spécialiste qui a analysé la configuration de prothèse la plus appropriée en tenant compte de la structure anatomique de la bête. À la suite d'un long prototypage et d'une sélection de la meilleure option, un échantillon de la future prothèse utilisant une imprimante 3D a été imprimé. Une imprimante spéciale a imprimé une prothèse en titane, qui a ensuite été implantée dans un chat.
Discord sur la prothèse
L'opération a duré plus de cinq heures et a réussi. Mais ce succès a été précédé d'une autre étape importante. Dans l'annonce de l'article, j'ai promis d'expliquer pourquoi j'écris cet article sur Habré. Le moment est venu. Il s'avère que bien que le titane soit un matériau biocompatible, il existe des caractéristiques importantes. Des alliages et des revêtements spéciaux sur le titane sont nécessaires pour que le processus de rejet de la prothèse ne commence pas et que le tissu osseux pénètre dans l'épaisseur de la prothèse et s'y fixe. Pour ce faire, des produits spéciaux doivent être appliqués à ces produits.
La structure même de la prothèse est assez poreuse, ce qui permet au tissu osseux de pénétrer profondément. Mais cela ne suffit pas. Il est nécessaire d'appliquer un revêtement biocompatible spécial, dont nous parlerons plus en détail. Pour les métaux dont la surface est protégée par des oxydes, tels que le titane, l'aluminium et ses alliages, différents revêtements peuvent être appliqués par la méthode d'oxydation microarc. J'ai écrit sur cette technologie dans mon
article sur Habré il y a plusieurs années. La méthode vous permet d'appliquer des revêtements d'oxyde de différentes couleurs et nuances avec des propriétés protectrices. Mais dans notre cas, il était nécessaire d'appliquer un revêtement poreux de phosphate de calcium biocompatible spécial, qui assure une survie de près de 100% de la prothèse. Ces revêtements et technologies pour son application ont été développés à l'
Université polytechnique de Tomsk par un groupe scientifique dirigé par S.I. Tverdokhlebova. Sergey Ivanovich et ses collègues ont développé une composition chimique spéciale des régimes de traitement par électrolyte et microarc titane, qui a permis d'obtenir des revêtements de phosphate de calcium de haute qualité à sa surface. En conséquence, les prothèses ont été recouvertes d'un film entièrement biocompatible avec une forte adhérence. Ce n'est qu'après ce traitement que les prothèses ont été implantées dans la fumée du chat.
Source d'oxydation des microarc
Le processus de revêtement peut être simplifié comme suit. Dans le bain métallique de titane, qui est la cathode, la pièce à revêtir est immergée. La partie est l'anode.
Étant donné que la conductivité de la solution est très élevée, lorsqu'un courant électrique est appliqué, un court-circuit se produit, en fait, et le processus s'arrête avant même qu'il ne démarre. Il est important ici de pomper un courant important (des dizaines de kiloampères) au moment initial afin qu'une couche de vapeur explosive se forme à la surface de l'anode, une sorte de double couche qui ne permet pas de court-circuiter le courant. Des microarcs se forment dans cette couche, qui assurent le processus de traitement des microarcs.
La pièce brille littéralement de micro-arcs, qui deviennent moins visibles au fil du temps, car une couche de revêtement diélectrique s'accumule sur la pièce, qui ne fait plus passer le courant. Il semblerait que le processus soit simple, mais il semble être simple. Il est difficile de créer des conditions pour l'apparition d'une double couche, car une énorme source d'énergie est requise en raison des courants de démarrage élevés du processus. Une immersion lente de la pièce ne sauve pas non plus la situation, et ce n'est pas sûr. Il n'y a qu'une seule issue: créer une source de courant pulsé, ce qui permet de former une double couche fiable entre la partie complètement immergée dans la solution et l'électrolyte. Dans ce cas, la forme des impulsions de tension et de courant est très importante pour garantir les futures caractéristiques du revêtement, et la charge totale traversant le circuit électrique détermine l'épaisseur requise du revêtement et, par conséquent, ses caractéristiques opérationnelles et la répétabilité du processus d'application, qui est l'exigence la plus importante pour l'application industrielle de la technologie . Ainsi, la création d'un courant pulsé à fort courant avec le contrôle des caractéristiques du signal de sortie, source - c'est le problème qui devait être résolu. Étant donné qu'il s'agit d'une électronique à courant élevé pulsé, dans laquelle des courants allant jusqu'à plusieurs kiloampères sont commutés (à une tension de 300 à 500 volts), la fourniture d'une immunité au bruit, de fiabilité et de sécurité était également l'une des exigences. Ce sont précisément les tâches qui ont été résolues par un groupe de développeurs qui devaient faire une source, et j'ai dirigé ce travail en tant que concepteur général. La R&D à l'état pur avec la préparation d'une tâche technique «adulte», la modélisation, la conception, le prototypage, et le travail s'est terminé par un prototype modifié et une documentation de conception pour l'ESKD. La source s'est avérée intéressante, parlons-en plus en détail.
Pour assurer le démarrage du processus MAO, il est nécessaire de pomper un courant de démarrage important dans la charge en très peu de temps, ce qui ne peut être fait qu'en utilisant une batterie de condensateurs haute tension. Il existe deux batteries de ce type (
KB1 et KB2 ). Les batteries de condensateurs sont chargées par une puissante source de courant continu de 20 kW
. La charge accumulée dans les batteries de condensateurs à l'aide d'une unité de formation d'impulsions de sortie à deux canaux (
BFVI1 et BFVI2 ) et du contrôleur
K est fournie à la charge. Pourquoi utilise-t-on deux batteries de condensateurs? Cela est dû au fait que dans le système, il est nécessaire de commuter un courant de plus de 2000 A à des fréquences jusqu'à 400 Hz, ce qui nécessite la sélection d'un interrupteur d'alimentation approprié. L'électronique de haute précision n'est pas bon marché, par conséquent, un appareil approprié pour commuter de tels courants dans ces modes coûte environ 3 à 4 000 dollars et est fabriqué presque exclusivement sur commande. De plus, la ressource d'un tel appareil est limitée à plusieurs centaines d'heures de fonctionnement continu. Ce n'est pas bon. Par conséquent, il a été décidé de diviser la puissance de sortie requise en deux canaux et d'effectuer la commutation avec deux commutateurs d'alimentation MTKI-1200-12KN.
Ces appareils ont fait leurs preuves et leur prix est tout à fait raisonnable. La ressource de fonctionnement continu (au niveau des modes limites 0,8) est de plusieurs milliers d'heures. Le courant d'appel au moment initial de la charge des batteries de condensateurs peut être de plusieurs dizaines de kA, par conséquent, deux selfs puissantes sont placées dans le circuit de puissance des batteries de condensateurs. En général, l'électronique de puissance est une chose spéciale. Ici, toutes les unités et pièces sont grandes et la fabrication de main-d'œuvre implique souvent le travail d'installateurs et de tourneurs. Par exemple, l'accélérateur ressemble à un bloc composé de plusieurs mètres de feuille de cuivre torsadée sur un cadre avec des espaces qui lui permettent d'être refroidi par un ventilateur.
Ainsi, l'ensemble de l'installation se compose de trois unités - une source d'alimentation, un interrupteur à courant élevé (qui contient des condensateurs, des interrupteurs d'alimentation, des selfs, etc.) et une unité électronique qui contrôle tout cela, génère les formes d'impulsions nécessaires, surveille tous les modes de fonctionnement . L'ensemble de la structure est fabriqué dans un rack industriel, le refroidissement est assuré par le refroidisseur. Tout s'est réuni sous cette forme.
Le choix de la source d'alimentation pour les batteries de condensateurs est le problème le plus important abordé dans ce travail. La source d'alimentation doit répondre à un certain nombre d'exigences strictes, disposer d'un système de protection et d'un système de contrôle fiables, et également être à l'abri du bruit, car lors de la commutation de gros courants en mode fréquence, diverses interférences se produisent. Le choix s'est porté sur les sources du Centre Scientifique et Technique
"Systèmes d'alimentation électrique garantie" , Novossibirsk. Une excellente entreprise qui développe et fabrique divers équipements pour de telles tâches. Nous étions ravis que les développeurs soient allés répondre même à nos demandes et demandes les plus inattendues. Donc, en particulier, nous avions besoin de connaître plus en détail la configuration de certains nœuds de leur équipement afin d'adapter nos protocoles de contrôle, ce qui a nécessité le développement de nouveaux firmware et les gars l'ont fait dans les plus brefs délais. L'entreprise prend la documentation au sérieux, le support technique fonctionne parfaitement. Un exemple rare d'une entreprise solide qui est devenue notre partenaire fiable. Nous avons déjà réalisé
nous-mêmes l' interrupteur haute tension et toute l'électronique de commande.
Gestion de projet
Les lecteurs peuvent demander comment le projet a été géré et combien de temps il a fallu pour le terminer. Parlons-en un peu. En général, pour de tels projets, il est préférable d'adhérer à
GOST R 15.301-2016 «Système de développement et de mise en production de produits (SRPP). Produits à usage industriel. La procédure de développement et de mise en production des produits .
» En suivant les recommandations de GOST, il est facile de terminer correctement et efficacement un projet, à condition que tous les développeurs comprennent et suivent son idéologie. La tâche du coordinateur du projet (concepteur en chef) est de définir clairement les tâches et de surveiller leur mise en œuvre tout au long du projet. Le travail a été effectué par un groupe de quatre développeurs principaux et un ingénieur technique (mains), qui ont été recrutés dans le service
Notion en un seul groupe de travail. Un service comme Notion n'est pas le seul pour le travail d'équipe des équipes de développement. Je l'utilise - je me sens à l'aise.
Trois volets «Développement et prototypage», «Travaux supplémentaires nécessaires» et «Achats» sont remplis à mesure que les tâches arrivent, les délais et les exécuteurs responsables sont indiqués. Une fois la tâche terminée, elle est envoyée aux archives. Toute la documentation et les documents nécessaires sont stockés dans le cloud avec la possibilité d'accéder à n'importe quel appareil. Une fois par semaine (généralement le jeudi) - assemblée générale, discussion d'actualité. La limite de temps pour une réunion est de 45 minutes. L'élément le plus important et le plus nécessaire de l'interaction d'équipe. Tout le monde sait que le projet est important, lors de la réunion tout le monde rendra compte de ses résultats, il faut préparer, terminer, que vous n'avez pas le temps et ne vous frappez pas le visage devant tout le monde. En tant que concepteur général, j'agis parfois comme un enseignant faisant autorité qui prend les devoirs de mes élèves. Dans le bon sens) Concernant le timing. Les délais sont courts. De plus, chacun des développeurs connaît les délais de réalisation du projet. Compte tenu du fait que la tâche a été définie presque à partir de zéro, la durée du projet jusqu'aux premiers tests réussis était d'environ 10 mois. Le timing a été considérablement retardé par des problèmes de logistique, car les composants ne sont pas du tout simples dans le développement de dispositifs électroniques à courant élevé.Par exemple, un condensateur d'amortissement approprié peut durer quelques mois.
Tout l'équipement nécessaire (à condition qu'il y en ait beaucoup) a été assemblé pendant quatre mois. L'assemblage de l'ensemble de l'installation est d'environ trois semaines. Le débogage et les tests durent encore 10 jours. Correction, recherche et élimination des "cafards", finitions, correction de la pression artérielle - encore quelques semaines. En général, une telle dramaturgie. En fin de compte, toute la chaîne de production chez le client a pris la forme suivante - comme le montre la photo.
Bien sûr, tout cela a été fait non seulement pour sauver la fumée du chat. Cette technologie est utilisée pour appliquer des revêtements protecteurs et biocompatibles d'implants pour les personnes, des revêtements de couleur sur divers alliages et composites métalliques.
Des produits similaires sont presque tous à l'étranger et leur prix correspond. Mais en fait, en Russie, la production de tels produits en quantité suffisante pourrait bien être établie et développée. La volonté et le désir sont nécessaires non seulement pour ouvrir constamment des gazoducs et pour conduire les ressources du pays pour rien à l'étranger, mais déjà pour entreprendre le développement de technologies, pour soutenir correctement la science et la production.
RemerciementsLa technologie d'application des revêtements biocompatibles a été développée dans les entrailles des laboratoires scientifiques de
l'Université polytechnique de
Tomsk , de l'
Institut d'électronique à courant élevé du SB RAS et du
Centre scientifique de Tomsk . Un merci spécial à l'habitant
NordicEnergy pour les consultations techniques utiles lors de la mise en œuvre du projet, car même avec une expérience et des compétences techniques importantes, vous avez parfois besoin de consultations. Dans ce cas, je me tourne toujours vers la communauté Habr pour obtenir de l'aide et il y aura toujours quelqu'un qui aidera à le comprendre.
Et qu'en est-il de notre héroïne de l'article Chat fumé? Elle va bien. L'opération a réussi, la vie de la bête continue comme d'habitude. Étirements drôles, comme tous les chats, se réveillant le matin). En général, le développement de la médecine et de la biotechnologie ne peut être imaginé sans le rôle particulier des animaux dans ce processus. Oui, et le travail des vétérinaires que je respecte personnellement profondément. En effet, ce n'est pas pour rien que le grand neurophysiologiste
I.P. Pavlov a déclaré :
"Un médecin traite une personne et un vétérinaire - l'humanité". Personnellement, je suis profondément d'accord avec Ivan Petrovich!
Passez une bonne journée!