Бионика в медицине

1.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
“Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных
предметов №74” города Кирова
Итоговый индивидуальный проект в 9 классе
Тема: “Бионика в медицине”
Руководитель: Лыхина Мария Сергеевна.
Выполнил:
Вахрушев Тимофей Павлович,
Ученик 9 “А” класса МБОУ “СОШ №74” г. Кирова

2.

Содержание
Введение________3
Теоретическая часть:
Глава 1- Бионика-наука будущего________5
Глава 1.2- Бионика-Прикладная наука________6
Глава 1.3- Основные направления Бионики________7
Глава 2-Бионика в медицине ________9
Глава 2.1- Современные разработки Бионики________12
Практическая часть:
Опрос________16
Вывод________17
Список использованной литературы________18

3.

Введение
В наш век наука приобрела огромное значение. Мир не стоит на месте, наука так же движется вперед и
дает человеку такие возможности, о которых он мог только мечтать. С незапамятных времен человек,
наблюдая за процессами жизнедеятельности живых организмов, хотел заимствовать у природы что-то
новое, неподвластное ему самому. Так , знаменитый Леонардо да Винчи ,изучая строение крыльев птиц,
мечтал о полете человека в воздухе. Так позднее по его схемам и чертежам была разработана модель
орнитоптера. В 60-е годы появилась Бионика, наука будущего, которая сейчас получила сильный импульс к
развитию.
Бионика (также известная как биомиметика, или бионическая креативная инженерия) — это применение
биологических методов и систем, встречающихся в природе, для изучения и проектирования инженерных
систем и современных технологий. Возможно, оно происходит от греческого слова «βίον» (произносится
как «бион», что означает «единица жизни») с добавлением суффикса -ic (означающего «подобный»),
следовательно, переводится «как жизнь»

4.

Актуальность, Цели, Задачи
Актуальность рассматриваемой темы обусловлена тем, что в настоящее время достижения
Бионики все больше применяются в самых различных отраслях деятельности человека.
Итак, Целью нашего проекта будет:
Показать необходимость науки Бионики в медицине, направления развития в будущем.
Основные Задачи проекта:
Выделить основные разделы Бионики
Узнать, что изучает Бионика в медицине
Методы Исследования:
Сбор информации
Провести анкетирование среди учащихся и понять, имеют ли они представление о том, что
изучает бионика в целом
Объект Исследования: Значение Бионики в медицине
Предмет Исследования: Бионика, Бионика в Медицине

5.

Глава 1- Бионика-Наука будущего
Бионика (от греч. Biōn – элемент жизни, буквально – живущий) – наука, пограничная между
биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и
жизнедеятельности организмов.
Также, Бионика тесно связана с такими естественными науками как биология, физика, химия,
кибернетика, а также с некоторыми инженерными науками, например, с навигацией, электроникой,
связью, и даже морским делом.
Слово «бионический» было придумано Джеком Стилом в 1958 году. Возможно, оно происходит от
греческого слова «βίον» (произносится как «бион», что означает «единица жизни») с добавлением
суффикса -ic (означающего «подобный» или «таким образом»), следовательно, переводится как
«жизнь».

6.

Начало науки Бионики
Предыстория бионики восходит к Древнему Египту, где 3000 лет назад был использован первый
известный протез — деревянный палец, который был прикреплен к стопе куском кожи. Первые
настоящие средства реабилитации использовались в Греции и Риме для сражений. Потеря
конечностей стала повторяться из-за того, что солдаты были ранены на войне.
Прошло время, пока не начали использоваться механические конечности, которые
восстанавливали функцию утраченных конечностей. Это было в XVI веке, когда французский
хирург-цирюльник Амбруаз Паре изобрел протез руки с механизмом для перемещения пальцев. Паре
работал на поле боя, а также заложил основу для хирургических ампутаций, первого важного шага
в последующем изготовлении имплантатов. Его «Le Petit Lorrain», механическая рука, управляемая
защелками и пружинами, впервые была надета капитаном французской армии в бою.
«Первый протез в
мире»
«Разработка француза
Амбруаза Паре»

7.

Глава 1.2- Бионика-Прикладная наука
Бионика – это прикладная наука о применении принципов организации растений и животных в
хозяйственной деятельности. Первым человеком, предложившим применить знания о живой природе в
инженерных целях, был Леонардо да Винчи. Однако официальной датой открытия бионики считается
13 сентября 1960 года. Именно в этот день был проведен первый американский национальный
симпозиум, посвященный живым прототипам искусственных систем.
Различают несколько видов этой науки:
1.
Биологическая бионика – это наука, изучающая процессы биосистем.
2.
Теоретическая бионика – это наука, строящая математические модели этих процессов.
3. Техническая бионика – это наука, применяющая теоретическую бионику в решении технических
задач.

8.

Глава 1.3- Основные направления Бионики
В настоящий момент бионику разделяют на три основных направления:
1.
Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования
живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу
экономии материала, энергии и обеспечения надежности.
2.
Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются
органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и
у растений.
3.
Биодизайн - это метод решения дизайнерских задач с помощью возможностей биологических
систем, часто для достижения лучшей экологической эффективности.

9.

Три основных направления Бионики
Архитектурная бионика, также био-тек, — архитектурный стиль, основанный на использовании в
архитектуре принципов бионики — прикладной науки о применении в технических устройствах и
системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы.
Нейробионика - научное направление, изучающее возможность использования принципов строения и
функционирования мозга с целью создания более совершенных технических устройств и
технологических процессов.
Биодизайн – это течение в дизайне, метод оптимального проектирования биотехнических систем и
элементов, обладающих антропоцентрической направленностью, выраженной в их эстетическом
совершенстве.

10.

Глава 2- Бионика в Медицине
В медицине Бионика означает замену или улучшение органов или других частей тела
механическими версиями. Бионические имплантаты отличаются от простых протезов
тем, что очень точно имитируют первоначальную функцию или даже превосходят ее.
Немецкий аналог Bionics, всегда придерживается более широкого значения, поскольку он
пытается разрабатывать инженерные решения на основе биологических моделей.
Гипотеза: «Бионика в медицине-прорыв в будущее.»

11.

Медицина Будущего
Термин «bionic» придумал в 1958 году американский врач и военный Джек Стил. Он исследовал
сложные природные процессы и структуры, после чего пытался перенести их полезные функции в
технические разработки для Минобороны США. Именно его работы по бионике, а также
исследования по кибернетике вдохновили писателя-фантаста и авиационного эксперта Мартина
Кейдина на написание романа «Киборг». Это история о человеке, чьи органы после повреждения
заменяют механическими приборами. Главному герою пересаживают несколько ног и рук и вставляют
механический глаз. В 1972 году это казалось фантастикой, но сегодня медицинская Бионика — это
реальность.

12.

Глава 2.1- «Современные разработки Бионики»
Бионические протезы
На сегодняшний день, пожалуй, одним из самых главных изобретений Бионики по праву считается
Бионический протез конечностей.
Бионический протез, он же биоэлектрический и миоэлектрический, работает за счет считывания
специальными мио-датчиками электрического потенциала, вырабатываемого во время напряжения
сохранившихся мышечных тканей руки. Микро-датчики, которые обеспечивают корректное
считывание этого электрического потенциала, состоят из чувствительных электродов. Они
передают считываемый сигнал в микропроцессор, мозг всего протеза, который совершает обработку
полученной информации при помощи компьютерных алгоритмов.

13.

Бионический глаз
Люди, интересующиеся темой медицинских технологий будущего, наверняка слышали про бионический
глаз Argus II. Разработанный американской компанией Second Sight, он предназначен для улучшения
зрения людей с тяжелой формой пигментного ретинита.
Argus II состоит из двух элементов: имплантата сетчатки и внешней системы, состоящей из
вмонтированной в очки камеры с небольшим процессором. Камера записывает изображение в
реальном времени, которое обрабатывается и отправляется по беспроводной сети к имплантату.
Бионический глаз использует 60 электродов, чтобы стимулировать оставшиеся здоровые клетки
сетчатки глаза пациента и отправить визуальную информацию в зрительный нерв, восстанавливая
способность различать свет, движение и формы.

14.

Гель, останавливающий кровотечение
Биотехническая компания Suneris разработала гель Vetigel, способный почти мгновенно
останавливать кровотечение. В 2015 году Vetigel придумал студент Политехнического института
Нью-Йоркского университета Джо Ландолина, которому на тот момент было 17 лет.
Гель представляет собой сеть независимых полимеров. В момент нанесения на пораженный
участок кожи они формируют структуру, которая не только работает как пластырь, но и помогает
организму вырабатывать фибрин. Именно он отвечает за свертывание крови.

15.

Робот-хирург
В будущем сложные хирургические операции будут проводить с помощью роботовпомощников.
Один из самых известных роботов-хирургов Da Vinci с начала 1990-х годов помогает
проводить сложные операции врачам по всему миру. Роботизированные руки Da Vinci оснащены
инструментами, имеющими семь степеней свободы и изгибающимися на 90 градусов.
Другая компания, производящая роботов-хирургов — Medrobotics. Благодаря своему строению,
напоминающему змею, Flex Robotics System позволяет врачам проводить операции в
труднодоступных участках организма.

16.

Опрос – анкетирование.
Изучив и проанализировав различную литературу по данной теме, с целью выяснить насколько учащиеся знают,
что такое бионика и что она изучает, я провел опрос и составил анкетирование. В нём приняли участие ученики 9-ых
классов школы №74.
Ребятам были заданы такие вопросы:
Что вы знаете о Бионике?
Хотели бы вы узнать, что такое Бионика в медицине?
Знаете ли вы про достижения Бионики?
Замечали ли вы сходство какого-либо животного с изобретением человека?
При обработке результатов, выяснилось, что:
9 человек знают, что такое Бионика
14 человек не против узнать, что такое Бионика в медицине
11 человек знает достижения Бионики
10 человек назвали сходства животного с изобретением
Из анкетирования можно сделать вывод, что ребята в целом интересуются данной наукой, что подтверждает
Актуальность темы.

17.

Выводы
Потенциал бионики поистине безграничен…
Человечество пытается присмотреться к методам природы, чтобы потом разумно
использовать их в технике. Природа подобна огромному инженерному бюро, у которого всегда
готов правильный выход из любой ситуации. Современный человек должен не разрушать
природу, а брать её за образец. Обладая разнообразием флоры и фауны, природа может помочь
человеку найти правильное техническое решение сложных вопросов и выход из любой ситуации.
Бионика позволяет вылечить много инвалидов и неизлечимо больных, а в скором будущем, она ,
вместе с нанотехнологиями,совершит колоссальный прорыв в технологиях, ведь появляется всё
больше областей её исследования, постоянно расширяются перспективы в создании уникальных
материалов и приборов.
Я могу заключить то, что Бионика в будущем сможет очень сильно изменить мир и
человечество в целом, а Бионика в медицине станет первой и главной, кто сможет сделать
прорыв в будущее.
Бионика- Будущее человечества

18.

Список использованной литературы
https://zaochnik.ru/blog/bionika-chto-eto-za-nauka/
https://multiurok.ru/index.php/files/issledovatelskaia-rabota-bionika.html
https://ortoreal.ru/blog/sovremennost-i-aktualnost-bionicheskih-protezov/
https://wika.tutoronline.ru/biologiya-prirodovedenie/class/11/chto-nuzhno-znat-o-bionike-osnovnye-svedeniya
https://trends.rbc.ru/trends/industry/6110d2009a79471127d1fc40#card_6110d2009a79471127d1fc
40_7
https://leb-shkola.gosuslugi.ru/netcat_files/userfiles/GIA9/Itogovy_proekt_9_klass.pdf