Coloque o gato de pé

Esta é uma história real sobre como salvar um gato que, quando congelado, perdeu as quatro patas, cauda, ​​orelhas e, apesar disso, conseguiu sobreviver. E não apenas sobrevive, mas cai nas mãos de pessoas não indiferentes que ajudaram a besta a literalmente se levantar. Patas, no entanto, na forma de próteses feitas com as mais modernas tecnologias. Como foi e por que decidi escrever sobre essa história em Habré - leia abaixo!

Cat Haze e um pouco de medicina veterinária

Uma história prosaica de um gato perdido em casa chamado Haze, que, sendo pouco adaptado à vida fora de casa, provavelmente desapareceria por completo, mas havia uma pessoa carinhosa que salvou a fera. No entanto, ferimentos graves após queimaduras provocaram a perda de todas as patas, o que para um animal tão ativo como um gato, em essência, significa morte. A neblina só podia rastejar, comer mal, pois não podia assumir a pose necessária para isso. Os veterinários abriram os braços e ofereceram o único caminho humano para aliviar o sofrimento da besta. Coloque para dormir. Mas a nova amante estava determinada. Seus amigos a aconselharam a procurar o veterinário mais famoso de Novosibirsk, Sergei Gorshkov , famoso na região por tratar dos casos mais difíceis que, sem dúvida, foram o caso do gato Dymka.


O cirurgião veterinário aceitou o caso, já que há algum tempo ele já havia colocado o gato nas quatro patas pela primeira vez no mundo, que foi publicado em um artigo científico detalhado em uma das revistas científicas especializadas. A experiência adquirida por um especialista ajudou nesse caso. No entanto, houve dificuldades. Os animais, assim como as pessoas, são todos diferentes. Cada um tem suas próprias peculiaridades. Os ossos dos gatos são finos e é necessário um trabalho muito detalhado e preciso para modelar a futura prótese.


A base da simulação foi a radiografia e a experiência de um especialista que analisou a configuração da prótese mais adequada, levando em consideração a estrutura anatômica da fera. Como resultado de uma longa prototipagem e seleção da melhor opção, uma amostra da futura prótese usando uma impressora 3D foi impressa. Uma impressora especial imprimiu uma prótese de titânio, que foi posteriormente implantada em um gato.

Prótese discórdia

A operação durou mais de cinco horas e foi bem sucedida. Mas esse sucesso foi precedido por outra etapa importante. No anúncio do artigo, prometi explicar por que estou escrevendo este artigo sobre Habré. Chegou a hora. Acontece que, embora o titânio seja um material biocompatível, há características importantes. Ligas e revestimentos especiais em titânio são necessários para que o processo de rejeição da prótese não seja iniciado e o tecido ósseo penetre na espessura da prótese e se fixe nela. Para fazer isso, produtos especiais devem ser aplicados a esses produtos. A própria estrutura da prótese é bastante porosa, o que permite que o tecido ósseo penetre profundamente. Mas isso não é suficiente. É necessário aplicar um revestimento biocompatível especial, sobre o qual falaremos mais detalhadamente. Para metais cuja superfície é protegida por óxidos, como titânio, alumínio e suas ligas, vários revestimentos podem ser aplicados pelo método de oxidação de microarc. Escrevi sobre essa tecnologia em meu artigo sobre Habré há vários anos. O método permite aplicar revestimentos de óxido de diferentes cores e tons com propriedades protetoras. Porém, no nosso caso, foi necessário aplicar um revestimento poroso de fosfato de cálcio biocompatível especial, que fornece quase 100% de sobrevivência da prótese. Tais revestimentos e tecnologias para sua aplicação foram desenvolvidos na Universidade Politécnica de Tomsk por um grupo científico liderado por S.I. Tverdokhlebova. Sergey Ivanovich e seus colegas desenvolveram uma composição química especial dos regimes de tratamento com eletrólito e microarc titânio, o que possibilitou a obtenção de revestimentos de fosfato de cálcio de alta qualidade em sua superfície. Como resultado, as próteses foram revestidas com um filme totalmente biocompatível com alta adesão. Somente após este tratamento as próteses foram implantadas no gato Smoke.

Fonte de oxidação do microarc

O processo de revestimento pode ser simplificado da seguinte maneira. No banho metálico de titânio, que é o cátodo, a parte a ser revestida é imersa. A parte é o ânodo. Como a condutividade da solução é muito alta, quando uma corrente elétrica é aplicada, ocorre um curto-circuito, de fato, e o processo para mesmo antes de iniciar. É importante aqui bombear uma corrente grande (dezenas de quiloamperes) no momento inicial, para que uma camada de vapor explosivo seja formada na superfície do ânodo, um tipo de camada dupla que não permite que a corrente sofra um curto-circuito. Os microarcos são formados nessa camada, que fornecem o processo de tratamento com microarc. A peça brilha literalmente com microarcos, que se tornam menos visíveis ao longo do tempo, uma vez que uma camada de revestimento dielétrico se acumula na peça, que não passa mais pela corrente. Parece que o processo é simples, mas parece simplicidade. É difícil criar condições para o aparecimento de uma camada dupla, pois é necessária uma enorme fonte de energia devido às altas correntes de partida do processo. A imersão lenta da peça também não salva a situação e não é segura. Existe apenas uma saída - criar uma fonte de corrente pulsada, que permita formar uma dupla camada confiável entre a parte completamente imersa na solução e o eletrólito. Nesse caso, a forma dos pulsos de tensão e corrente é muito importante para garantir as características futuras do revestimento, e a carga total que passa pelo circuito elétrico determina a espessura necessária do revestimento e, como resultado, suas características operacionais e a repetibilidade do processo de aplicação, que é o requisito mais importante para a aplicação industrial da tecnologia . Assim, a criação de uma corrente pulsada de alta corrente com o controle das características do sinal de saída, fonte - este é o problema que precisava ser resolvido. Como se trata de um sistema eletrônico de alta corrente pulsado, no qual são comutadas correntes de até vários quiloamperes (a uma voltagem de 300-500 volts), o fornecimento de imunidade a ruído, confiabilidade e segurança também era um dos requisitos. Essas são precisamente as tarefas que foram resolvidas por um grupo de desenvolvedores que criariam uma fonte, e eu encabeçava esse trabalho como designer geral. Pesquisa e desenvolvimento em sua forma pura, com a preparação de uma tarefa técnica “adulta”, modelagem, design, prototipagem e o trabalho terminou com um protótipo modificado e documentação de projeto para ESKD. A fonte acabou sendo interessante, vamos falar sobre isso em mais detalhes.



Para garantir o início do processo da MAO, é necessário bombear uma grande corrente de partida para a carga em um tempo muito curto, o que só pode ser feito com uma bateria de capacitores de alta tensão. Existem duas dessas baterias ( KB1 e KB2 ). Os bancos de capacitores são carregados por uma poderosa fonte de corrente contínua de 20 kW . A carga acumulada nos bancos de capacitores usando uma unidade formadora de pulsos de saída de dois canais ( BFVI1 e BFVI2 ) e o controlador K é fornecida à carga. Por que dois bancos de capacitores são usados? Isso se deve ao fato de que no sistema é necessário alternar uma corrente de mais de 2000 A em frequências de até 400 Hz, o que requer a seleção de um interruptor de energia apropriado. Os eletrônicos de alta precisão não são baratos; portanto, um dispositivo adequado para trocar essas correntes nesses modos custa entre US $ 3 e 4 mil e é feito quase exclusivamente por encomenda. Além disso, o recurso desse dispositivo é limitado a várias centenas de horas de operação contínua. Isso não é bom. Portanto, foi decidido dividir a potência de saída necessária em dois canais e realizar a comutação com dois interruptores MTKI-1200-12KN.


Esses dispositivos se mostraram bem e seu preço é bastante razoável. O recurso de operação contínua (no nível de 0,8 modos de limite) é de vários milhares de horas. A corrente de irrupção no momento inicial do carregamento dos bancos de capacitores pode ser dezenas de kA, portanto, dois chokes potentes são colocados no circuito de potência dos bancos de capacitores. Em geral, a eletrônica de potência é uma coisa especial. Aqui, todos os nós e peças são grandes e a fabricação de mão de obra geralmente envolve o trabalho de serralheria e torneiros. Por exemplo, o acelerador se parece com um bloco composto por vários metros de folha de cobre torcida em uma estrutura com lacunas que permitem que ele seja resfriado por um ventilador.



Assim, toda a instalação consiste em três unidades - uma fonte de energia, um comutador de alta corrente (que contém capacitores, interruptores, bobinas de choque, etc.) e uma unidade eletrônica que controla tudo isso, gera as formas de pulso necessárias, monitora todos os modos de operação . Toda a estrutura é fabricada em um rack industrial, o resfriamento é realizado pelo chiller. Tudo reunido nesta forma.


A escolha da fonte de energia para os bancos de capacitores é a questão mais importante abordada neste trabalho. A fonte de energia deve atender a vários requisitos rigorosos, possuir um sistema de proteção e sistema de controle confiável e também imunidade a ruídos, pois ao alternar grandes correntes no modo de frequência, ocorrem várias interferências. A escolha recaiu sobre as fontes do Centro Científico e Técnico "Sistemas de fornecimento de energia garantido" , Novosibirsk. Uma excelente empresa que desenvolve e fabrica vários equipamentos para essas tarefas. Ficamos satisfeitos com o fato de os desenvolvedores atenderem até às nossas solicitações e pedidos mais inesperados. Então, em particular, precisávamos conhecer com mais detalhes a configuração de alguns nós de seus equipamentos, a fim de adaptar nossos protocolos de controle, o que exigia o desenvolvimento de um novo firmware e os caras o fizeram no menor tempo possível. A empresa leva a documentação a sério, o suporte técnico funciona perfeitamente. Um exemplo raro de um negócio sólido que se tornou nosso parceiro confiável. Já fizemos o interruptor de alta tensão e todos os componentes eletrônicos de controle.

Gerenciamento de projetos

Os leitores podem perguntar como o projeto foi gerenciado e quanto tempo levou para ser concluído. Vamos conversar um pouco sobre isso. Em geral, para esses projetos, é melhor aderir ao GOST R 15.301-2016, “Sistema de Desenvolvimento e Colocação de Produtos em Produção (SRPP). Produtos para fins industriais. O procedimento para o desenvolvimento e a colocação de produtos em produção . ” Seguindo as recomendações do GOST, é fácil concluir um projeto de maneira correta e eficiente, desde que todos os desenvolvedores entendam e sigam sua ideologia. A tarefa do coordenador do projeto (designer-chefe) é definir claramente as tarefas e monitorar sua implementação ao longo do projeto. O trabalho foi realizado por um grupo de quatro desenvolvedores principais e um engenheiro técnico (mãos), que foram assinados no serviço Noção em um grupo de trabalho. Um serviço como o Noção não é o único para o trabalho em equipe de equipes de desenvolvimento. Eu uso - me sinto confortável.



Três fluxos “Desenvolvimento e prototipagem”, “Trabalho adicional necessário” e “Compras” são preenchidos à medida que as tarefas chegam, prazos e executores responsáveis ​​são indicados. Quando a tarefa é concluída, ela é enviada para o arquivo morto. Toda a documentação e documentos necessários são armazenados na nuvem com a capacidade de acessar em qualquer um dos dispositivos. Uma vez por semana (geralmente às quintas-feiras) - assembléia geral, discussão de assuntos atuais. Um limite de tempo difícil para uma reunião é de 45 minutos. O elemento mais importante e necessário da interação da equipe. Todos sabem que o projeto é importante, na reunião todos relatam seus resultados, é necessário preparar, terminar, que você não tem tempo e não bate na cara de todos. Como designer geral, às vezes eu ajo como um professor competente que faz as tarefas de casa dos meus alunos. Em um bom sentido) Quanto ao tempo. Os prazos são curtos. Além disso, cada um dos desenvolvedores conhece os prazos para a conclusão do projeto. Considerando que a tarefa foi definida quase do zero, o prazo do projeto até os primeiros testes bem-sucedidos foi de cerca de 10 meses. O tempo foi bastante atrasado por questões de logística, uma vez que os componentes não são nada simples no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de alta corrente; portanto, por exemplo, um capacitor amortecedor adequado pode durar alguns meses. Todo o equipamento necessário (desde que houvesse muito disponível) foi montado por quatro meses. A montagem de toda a instalação é de cerca de três semanas. Depuração e teste são outros 10 dias. Correção, busca e eliminação de "baratas", retoques finais, correção da pressão arterial - mais algumas semanas. Em geral, essa dramaturgia. No final, toda a linha de produção do cliente ficou assim, mostrada na foto.

Claro, tudo isso foi feito não apenas para salvar o gato Smoke. Essa tecnologia é usada para aplicar revestimentos protetores e biocompatíveis de implantes para pessoas, revestimentos coloridos em várias ligas e compósitos metálicos.



Produtos similares são quase todos no exterior e seu preço é correspondente. Mas, de fato, na Rússia, a produção desses produtos em quantidades suficientes pode muito bem ser estabelecida e desenvolvida. A vontade e o desejo são necessários não apenas para abrir constantemente os gasodutos e para direcionar os recursos do país para nada no exterior, mas para empreender o desenvolvimento de tecnologias, para apoiar adequadamente a ciência e a produção.

Agradecimentos
A tecnologia para aplicação de revestimentos biocompatíveis foi desenvolvida nas entranhas dos laboratórios científicos da Universidade Politécnica de Tomsk , no Instituto de Eletrônica de Alta Corrente da SB RAS e no Centro Científico de Tomsk . Um agradecimento especial ao habitante da NordicEnergy pelas consultas técnicas úteis durante a implementação do projeto, pois mesmo tendo experiência e competências técnicas significativas, às vezes você precisa de consultas. Nesse caso, sempre busco ajuda na comunidade Habr e sempre haverá alguém que ajudará a descobrir isso.

E a heroína do artigo Gato de fumaça? Ela está bem. A operação foi bem-sucedida, a vida da fera continua como de costume. Trechos engraçados, como todos os gatos, acordando de manhã). Em geral, o desenvolvimento da medicina e da biotecnologia não pode ser imaginado sem o papel especial dos animais nesse processo. Sim, e o trabalho dos veterinários, eu pessoalmente respeito profundamente. De fato, não foi à toa que o grande neurofisiologista I.P. Pavlov disse : "Um médico trata uma pessoa e um veterinário - a humanidade". Eu pessoalmente nisto com Ivan Petrovich concordo profundamente!


Tenham um bom dia!