07.06.2013 | Наука

Итальянские инженеры создали экзоскелет, управляемый силой мысли

В больнице Фонда Святой Люсии (Santa Lucia Foundation Hospital) проводятся клинические испытания нового экзоскелета для парализованных людей, получившего название MindWalker.

Это первый в мире экзоскелет, которым можно управлять одной лишь "силой мысли". За последние два месяца пять человек согласились попробовать на себе это изобретение. Сейчас у инженеров особенно важный период — они ждут отчёта Европейской комиссии, которая финансировала проект. Также свои деньги вложили члены консорциума из ведущих мировых университетов и компаний.

Работа над проектом длилась три года. Необходимо было не только создать работающий прототип экзоскелета, но и спроектировать конструкцию, поддерживающую вес пациента. Контроль над всеми этими устройствами должен осуществляться с помощью мозговых импульсов. Для этого на голову пациенту надевается шапочка с электродами, как для ЭЭГ-обследования. Электроды считывают сигналы головного мозга, отвечающие за движение.

Для обучения управлению экзоскелетом инженеры создали специальную программу виртуальной реальности. Это необходимо для обеспечения безопасности пациента, чтобы он успел привыкнуть к новым ощущениям.

Самый безопасный метод контроля движений экзоскелета — использование специальных очков с мерцающими светодиодами, прикреплёнными к линзам. Каждый комплект диодов излучает свет с разной длиной волны на область периферического зрения человека. Данные о свете обрабатываются нейронами затылочной коры головного мозга. Электроды фиксируют, на каком из источников света человек концентрируется: если на левом, то экзоскелет приходит в движение, если на правом — то он останавливается. И самое приятное, что всё это происходит всего за одну секунду.

Автором этой разработки является Томас Хёллингер (Thomas Hoellinger) из Свободного университета в Брюсселе (ULB).

Несмотря на все достоинства экзоскелета, разработчики всё же заметили неполадку в работе системы: когда конструкция приходит в движение, её моторы производят электрический шум в шапке для ЭЭГ, что делает невозможным считывание сигналов. Спустя всего два дня после обнаружения проблемы, исследователи определили частоту мерцания диодов, которая наименьшим образом подвержена воздействию механического шума.

Команде инженеров потребуются не менее пяти лет на доработки, прежде чем удастся выпустить коммерческую модель. Однако столь впечатляющее начало позволяет верить в том, что рано или поздно "люди с ограниченными возможностями" будут всё менее ограниченными.

"Мы собираемся сделать его более лёгким и обеспечить более плавные движения", — делится планами координатор проекта Джереми Гансет (Jeremi Gancet) из компании-партнёра Space Application Services. Сейчас конструкция весит около 33 килограммов, без учёта веса батарей. Это немного, учитывая, что он может удержать до 100 килограммов веса.

Также в планы учёных входит оптимизация очков с диодами. Ведущий автор исследования Ги Шерон (Guy Chéron) идентифицировал нейронную активность, которая отвечает за интенсивность ходьбы. Мозг подаёт сигнал приблизительно за секунду до того, как человек действительно начинает двигаться, поэтому ЭЭГ будет под силу их зафиксировать. Вероятно, можно будет даже контролировать скорость передвижения.

Отметим, что алгоритм преобразования мозговых сигналов в команды для движения экзоскелета позволит ходить не только людям с параличом конечностей, но и тем, кто не может двигать даже глазами.

Одним из первых экзоскелет на себе опробовал Антонио Мелилло (Antonio Melillo), два года назад попавший в автокатастрофу, после которой у него отказали ноги. Теперь он наконец-то смог встать и пойти. "Это потрясающе — я наконец могу посмотреть людям в глаза", — делится впечатлениями Мелилло.

По публикациям UkrNet