Архив:

Управление коляской с помощью ... одежды

В последнее время учёные и инженеры многих стран пытаются найти оптимальные варианты управления инвалидной коляской. Особое внимание в этом вопросе уделяется пациентам, у которых в виду заболевания нервной системы или травмы (например, рассеянный склероз, ДЦП, тетраплегия), нарушены функции верхних конечностей, и для которых даже джойстик электроколяски находится за гранью доступного. В настоящий момент ведутся исследования возможностей управления коляской с помощью движений головы, языка, голоса и даже силой мысли. Но учёные факультета физиотерапии и реабилитации Северо-западного университета (г. Эванстон, штат Иллинойс) не стали дожидаться окончания этих экспериментов и придумали свой, не менее оригинальный способ - управление коляской посредством одежды, вернее, установленных в неё датчиков.

Адаптивная одежда с встроенными чувствительными элементами может предоставить новый метод управления коляской для людей с тяжёлыми заболеваниями или повреждениями спинного/головного мозга. Система, находящаяся пока на начальной стадии разработки, определяет идеальный набор движений, которые можно использовать в качестве управляющих команд для каждого отдельного пользователя. «Мы полагаем, что наша идея принесёт пользу наиболее тяжёлым пациентам, которые могут шевелить только головой или плечами», - говорит Алон Фишбах (Alon Fishbach), один из разработчиков нового устройства.

Люди с высоким уровнем повреждения спинного мозга часто утрачивают возможность шевелить предплечьями, ладонями и пальцами, но они всё ещё могут двигать плечами. Всё больше таких пациентов выживают после травм, которые ранее считались смертельными, благодаря аппаратам, поддерживающим дыхание. Но эти люди имеют ограниченное число вариантов при выборе устройств для управления креслом-коляской или компьютером. Они могут использовать переключатель, преобразовывающий вдох или выдох пользователя в определённую команду, или устройство, запоминающее движения головы и интерпретирующее их как команды. Но, по словам Фердинандо Мусса-Ивалди (Ferdinando Mussa-Ivaldi), учёного Северо-западного университета, эти системы не получили распространения из-за одного основного недостатка: «Такие устройства требуют, чтобы пациент соответствовал их возможностям, а должно быть наоборот».

Чтобы исправить недочёты в конструкции подобных приспособлений, исследователи разработали адаптивное устройство с использованием ткани, в которую внедрены датчики. При создании одежды в неё устанавливается 52 эластичных, пьезорезистивных чувствительных элемента, разработанных в Пизанском университете. Эти датчики изготовлены из электроактивных полимеров, которые изменяют напряжение в зависимости от изменения формы одежды. Таким образом они могут фиксировать малейшие движения верхней части тела и рук.

Несмотря на то, что эта идея похожа на массивы датчиков, которые используют мультипликаторы для преобразования реальных движений в анимацию, данное устройство имеет уникальный анализирующий компонент. Специализированный статистический алгоритм анализирует сигналы, записываемые с каждого чувствительного элемента, чтобы выявить характерные движения, присущие этому пользователю. Этот алгоритм также определяет максимальное число различимых выполняемых движений, прямо пропорционально связанное с количеством команд, которое может использовать пациент.

Во время проведения экспериментов испытуемых просили двигаться как можно естественнее. В этот момент устройство отбирает определённые движения, которые можно применять для управления скоростью, ускорением и направлением электроколяски. Практические занятия с использованием виртуальной реальности помогают пациентам точно настраивать их способность управлять инвалидным креслом.

В конечном счете, учёные университета планируют разработать устройство, которое может адаптироваться не только к индивидуальным возможностям пациента, но также к изменению его способности выполнять те или иные действия. «Остаточные движения могут меняться со временем, - говорит Даофен Чен (Daofen Chen), руководитель программы. - Пациенты с травмами спинного мозга, особенно в молодом возрасте, имеют потенциал к восстановлению утраченных функций. Другие люди, например с болезнью Шарко, могут демонстрировать противоположную тенденцию».

В настоящий момент учёные работают над совершенствованием системы управления электроколяской, но по их словам устройство можно будет использовать и для других видов контроля, таких как игры на видеоприставках, включение/выключение домашней аппаратуры, работа на компьютере и т.д.

По материалам www.technologyreview.com

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ