Автоматизовані штани допоможуть ходити людям, які мають параліч нижніх кінцівок

Люди, які мають обмежену мобільність, знову зможуть пересуватись вже у найближчому майбутньому? Сподіваємось, що так.

Надія є?

Чи можна буде колись розв’язати проблеми мобільності, просто надягнувши штани? Група дослідників під керівництвом професора Бристольського університету Джонатана Россітера (Jonathan Rossiter) нещодавно представила прототип пари автоматизованих штанів, які, як вони сподіваються, допоможуть людям з інвалідністю пересуватися без допомоги.

Втрата рухливості суттєво впливає на якість життя, тому відновлення руху вкрай важливо. Враховуючи вражаючу кількість людей з обмеженими можливостями (понад 6,5 млн людей з проблемами мобільності лише у Великій Британії) та старіння населення, пристрої, що покращують мобільність, можуть допомогти значній частині населення.

Однак, попри майже 50-річні дослідження, такі технології рідко впроваджуються поза лабораторією. Отже, можливо, нова розробка саме те, чого так довго чекали?

На відміну від пристрою з анімованого фільму «Уолліс та Громіт» – «Неправильних штанів», реальні штани використовують м’які штучні м’язи для створення рухів, а також залучають справжні м’язи носія. Одночасно об’єднуючи кілька штучних м’язів, штани можуть рухати колінним суглобом і допомагати користувачеві, наприклад, піднятися зі стільця. Оскільки штучні м’язи еластичні та м’які, вони безпечніші, ніж традиційні двигуни, які використовуються в екзоскелетонах – потужних, але жорстких та незручних.

Дослідники висунули кілька різних ідей щодо скорочення штучних м’язів та створення руху. Один проект застосовує концепцію надувних м’язів —«повітряних кульок», що розширюються і скорочуються, коли заповнюються повітрям.

Ще один представлений проект використовує електрику для скорочення штучного м’яза, зробленого з гелю і розміщеного між двома мідними пластинами. Гель притягується до ділянок високої електричної напруги. Таким чином, створюючи різні рівні напруги на пластинах, гель накопичується навколо однієї з них, скорочуючи м’язи.

Іншою технологією, інтегрованою в штани, є функціональна електрична стимуляція (FES). Електроди, вплетені в штани, розташовані над м’язами, можуть надсилати в організм спеціально розроблені електричні імпульси, щоб захопити канал зв’язку між мозком і м’язами й безпосередньо керувати скороченням останніх.

Використовуючи наявні м’язи та обходячи головний мозок, штани можуть навіть керувати м’язами, з якими власникам важко впоратись самостійно (наприклад, через інсульт).

Штани також можуть допомогти користувачам, яким треба простояти протягом будь-якого часу, завдяки спеціально виготовленим пластмасовим колінним фіксаторам, які застигають, коли охолоджуються. Контроль температури кріплень дозволяє коліну рухатись або фіксуватись, щоб підтримувати стояння без особливих зусиль, необхідних для м’язів (реальних чи штучних).

Інші функції містять автоматичний пасок, який використовує механізм, аналогічний повітряним мускулам, для зручного та безпечного одягнення та зняття штанів.

Дослідники пропонують створити вбудовану електронну систему, яка отримує інформацію про рух власника від датчиків, вбудованих у штани, і керує всіма системами, щоб пристосувати рухи до потреб користувача. Електроніка дозволить користувачам контролювати їхній рух за допомогою елементів керування, безпосередньо вбудованих у штани. Найскладніша задача полягає у регулюванні руху штучних м’язів та електричної стимуляції реальних м’язів у відповідь на положення тіла користувача.

Інші проблеми

Правильні штани є унікальними у своєму підході до об’єднання передових досліджень та добре розроблених методів у єдиному прототипі. З’являється надія, що цей пристрій може бути широко визнаним. Однак це лише прототип. Робочий продукт, з’явиться не менш, ніж через п’ять років, до того ж залишилася низка важливих питань, на які слід знайти відповіді.

Де він буде зберігати всю необхідну потужність? Як всі мініатюрні системи можуть бути вбудовані в штани, щоб вони не стали громіздкими та некомфортними для носіння? Чи зможе контролер прогнозувати найкращі рухи, які слід зробити, коли постійно змінюється складність реальних умов, в яких користувачі будуть ходити?

Але й інші технології мають потенціал для поліпшення штанів навіть зараз. Інтерфейси мозку-комп’ютера, які можуть декодувати мозкові сигнали, тепер використовуються в системах, що допомагають паралізованим людям рухатися знову. Контроль за допоміжними штанами за допомогою думки може змусити багатьох людей зробити кроки знов.

ВАРТО ЧИТАТИ:

Джерело: TNW