Na letošním Czech Space Weeku bylo odhaleno třináct českých vědeckých experimentů, které by měl Aleš Svoboda vzít na svou národní misi na Mezinárodní kosmickou stanici. Novináři tehdy získali množství zajímavých informací o každém z projektů – a právě ty teď postupně přiblížím v novém seriálu Experimenty pro Aleše Svobodu na ISS. Každý týden se na našem webu objeví článek zaměřený na jeden konkrétní experiment. I když budou texty podepsané mým jménem, nepovažuji je za vlastní tvorbu – vycházejí z oficiálních tiskových zpráv, které jsem jen drobně upravil pro lepší čtení. Sérii představíme podle abecedy, a proto nás dnes čeká experiment AstroMoWe – s podtitulem Chytrá nositelná elektronika k monitorování pohybu a svalové aktivity astronautů na ISS. Na tomto projektu spolupracují ČVUT v Praze, Západočeská univerzita v Plzni, G.L. Electronic a VÚB.
Zdroj: Západočeská univerzita v Plzni
Astronauti vystavení prostředí mikrogravitace mohou už během jediného měsíce ztratit až 30 % svalové hmoty (Williams et al., 2009). Bez každodenního a intenzivního cvičení by po delším pobytu ve vesmíru jejich fyzická kondice odpovídala stavu osmdesátiletého člověka (Trappe et al., 2009). Proto je zásadní detailně sledovat, jak se v mikrogravitaci mění svalová aktivita i samotný pohyb astronautů. Jen tak lze přizpůsobit tréninkové programy a snížit zdravotní rizika spojená s dlouhými kosmickými misemi.
Právě to je cílem experimentu AstroMoWe, který ve spolupráci s Evropskou vesmírnou agenturou (ESA) vyvíjí chytré nositelné senzory určené k měření elektromyografické (EMG) a pohybové aktivity astronautů. Spojením pokročilé elektroniky, chytrých textilií a umělé inteligence přináší toto řešení nové možnosti v péči o zdraví posádek i ve výzkumu adaptace lidského těla na podmínky mikrogravitace. Technologie AstroMoWe však najde uplatnění i na Zemi – umožní dlouhodobě sledovat svalovou a pohybovou aktivitu u zdravých lidí i pacientů. Využití se nabízí například v rehabilitaci, diagnostice, prevenci úrazů v náročných profesích i v péči o seniory, kde dokáže včas odhalit úbytek svalové hmoty nebo riziko přetížení způsobené změnou životního stylu.
Technologie AstroMoWe posouvá možnosti sledování fyzického stavu astronautů v kosmickém prostoru. Umožní nepřetržité a pohodlné monitorování svalové i pohybové aktivity při pracovních i volnočasových činnostech posádek na ISS. Měření proběhne před letem, během mise i po návratu, aby bylo možné provést komplexní analýzu změn pohybových vzorců a svalové činnosti v prostředí mikrogravitace.
Součástí projektu je také testování elektroniky, e-textilií a metod umělé inteligence, které tvoří základ celého systému. Cílem je ověřit, zda nové nositelné zařízení splňuje požadavky pro použití při pilotovaných misích, protože jeho chování v mikrogravitaci se může odlišovat od pozemských podmínek. Integrace těchto technologií přinese nové vědecké poznatky o adaptaci lidského těla na mikrogravitaci a zároveň pomůže zlepšit monitorování zdraví i fyzické výkonnosti astronautů během dlouhodobých vesmírných pobytů.
Čtyři elektronické jednotky systému AstroMoWe budou připevněny na paže a nohy astronauta pomocí pružných návleků z vodivé textilie, které zajistí přesné umístění senzorů s elektrodami na kůži. Elektrodový systém je vyšitý ze speciálně vyvinuté hybridní vodivé nitě, jež kombinuje nevodivá vlákna s pozlacenými mikrodrátky z molybdenu o průměru pouhých 30 mikrometrů. Tyto jednotky budou snímat aktivitu klíčových svalů – biceps brachii (dvojhlavý sval pažní) a rectus femoris (sval stehenní) – a zároveň zaznamenávat pohyb a orientaci končetin v prostředí mikrogravitace. Naměřená data se uloží do vnitřní paměti senzorů, zatímco umělá inteligence bude v reálném čase kontrolovat kvalitu signálu.
Technologie AstroMoWe představuje výrazný posun v monitorování fyzického stavu astronautů, protože odstraňuje omezení dřívějších metod. Tradiční postupy sledování svalové a pohybové aktivity byly často přerušované, vyžadovaly zastavení běžné práce nebo použití rozměrného laboratorního vybavení, což snižovalo množství i přesnost získaných dat.
Díky kompaktní elektronice a chytrým textiliím lze nyní měření provádět pohodlně během každodenních činností. Systém zajišťuje nepřetržité a přesné sledování svalové i pohybové aktivity, přičemž umělá inteligence automaticky vyhodnocuje kvalitu dat a upozorňuje na případné odchylky.
Kvalitní záznam umožňuje optimalizovat fyzickou zátěž a přizpůsobit tréninkové i pracovní programy individuálním potřebám každého člena posádky. Díky těmto schopnostem AstroMoWe nejen posiluje dohled nad zdravím astronautů, ale zároveň otevírá nové možnosti vědeckého výzkumu adaptace lidského těla na mikrogravitaci – což je klíčové pro plánování dlouhodobých misí, vývoj nových cvičebních protokolů i efektivní přípravu člověka na další kroky při dobývání vesmíru.
Na závěr si ještě představíme čtyři hlavní zástupce řešitelského týmu.
Project Manager (ČVUT): doc. Ing. Patrik Kutilek, M.Sc., Ph.D.
Patrik Kutílek působí na Vojenské lékařské fakultě Univerzity obrany a na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT, kde vede vědecko-výzkumnou skupinu. Magisterské studium dokončil v roce 2002 na Univerzitě obrany v oboru letecká a raketová technika a o čtyři roky později tam získal doktorský titul v oboru robotické systémy. V roce 2015 se stal docentem v oboru vojenská technika elektrotechnická.
Do roku 2007 pracoval na Ministerstvu obrany ČR, kde se věnoval oblasti kybernetické a informační bezpečnosti. Následně působil jako akademik na 2. lékařské fakultě Univerzity Karlovy a také na lékařské fakultě v Hradci Králové.
Jeho výzkum se zaměřuje na využití robotiky a kybernetiky v biomedicínských i environmentálních aplikacích, a také na implementaci senzorových systémů v asistenčních technologiích. Podílí se na řešení celé řady národních i mezinárodních projektů, často v roli hlavního řešitele.
Project manager (ZČU): doc. Ing. Tomáš Blecha, Ph.D.
Tomáš Blecha působí na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni, kde v roce 2003 získal magisterský titul v oboru Elektronika a telekomunikace. Na téže fakultě pak v roce 2007 obhájil doktorský titul v oboru Elektrotechnika a v roce 2016 se stal docentem.
Ve svém výzkumu se zaměřuje na materiály a technologie pro elektrotechniku, především v oblastech elektronických textilií, tištěné elektroniky a konstrukce elektronických součástek. Dále se věnuje charakterizaci, měření, modelování a simulacím vysokofrekvenčních prvků a obvodů.
Je řešitelem i spoluřešitelem řady národních a mezinárodních projektů, zaměřených na rozvoj moderních technologií a inovativních materiálů pro elektroniku budoucnosti.
Project Manager (G.L. Electronic): Ing. Zdenek Ančík, Ph.D.
Zdeněk Ančík působí jako projektový manažer ve společnosti G.L. Electronic s.r.o. a má více než deset let zkušeností v oblasti leteckého a kosmického průmyslu i výzkumu.
Magisterské i doktorské studium absolvoval na Vysokém učení technickém v Brně, přičemž část studia strávil také na Lund University ve Švédsku a Universitat Politècnica de València ve Španělsku.
Profesně se zaměřuje na vývoj špičkové elektroniky pro letecké a kosmické aplikace, zejména na testování a integraci elektronických zařízení určených pro náročné podmínky těchto oborů. Je řešitelem i spoluřešitelem mnoha národních a mezinárodních projektů zaměřených na inovace v oblasti high-tech a aerospace technologií.
Project Manager (VÚB): Ing. Kubový Vladimír – VÚB a.s
Vladimír Kubový působí jako projektový manažer výzkumu a vývoje ve společnosti VÚB a.s. Ústí nad Orlicí, kde se specializuje na speciální a elektronické textilie.
Vystudoval Technickou univerzitu v Liberci, fakultu textilní, kterou ukončil v roce 2003 státními zkouškami. Ve své práci se věnuje řešení a koordinaci výzkumných projektů zaměřených především na elektronické textilie a monitorování vybraných fyziologických funkcí člověka.
Je řešitelem i spoluřešitelem několika mezinárodních a národních projektů, které se zaměřují na vývoj elektronických a speciálních textilií. Má rovněž praxi v průmyslu v oboru textilního strojírenství, kde působil jak v textilní výrobě, tak ve výzkumné činnosti.
Zdroje informací:
Tisková zpráva
Zdroje obrázků:
Tisková zpráva
