Автоматизовані штани допоможуть ходити людям, що мають параліч нижніх кінцівок

Чи можна буде колись вирішити проблеми мобільності, просто одягнувши штани?
Група дослідників під керівництвом професора Брістольського університету Джонатана Россітера (Jonathan Rossiter) нещодавно представила прототип пари автоматизованих штанів, які, як вони сподіваються, допоможуть людям з інвалідністю пересуватися без допомоги, пише видання Thenextweb.
Втрата рухливості істотно впливає на якість життя, тому відновлення руху вкрай важливо. Враховуючи вражаюча кількість людей з обмеженими можливостями (понад 6,5 млн людей з проблемами лише у Великобританії) і старіння населення, пристрої, що поліпшують мобільність, можуть допомогти значної частини населення.
Однак, незважаючи на майже 50-річні дослідження, такі технології рідко впроваджуються поза лабораторії. Отже, можливо, нова розробка саме те, чого так довго чекали?
На відміну від пристрою з анімаційного фільму «Уолліс і 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 користувачу, наприклад, піднятися зі стільця. Оскільки штучні м’язи і м’які еластичні, вони більш безпечні, ніж традиційні двигуни, використовувані в экзоскелетонах – потужних, але жорстких і незручних.
Дослідники висунули кілька різних ідей щодо скорочення штучних м’язів і створення руху. Один проект застосовує концепцію надувних м’язів —«повітряних кульок», розширюються і скорочуються, коли заповнюються повітрям.
Ще один поданий проект використовує електрику для штучного скорочення м’язи, зробленого з гелю та розміщеного між двома мідними пластинами. Гель залучається до дільниць високої електричної напруги. Таким чином, створюючи різні рівні напруги на пластинах, гель накопичується навколо однієї з них, скорочуючи м’язи.
Іншою технологією, інтегрованої в штани, є функціональна електрична стимуляція (FES). Електроди, вплетені в штани, розташовані над м’язами, можуть посилати в організм спеціально розроблені електричні імпульси, щоб захопити канал зв’язку між мозком і м’язами і безпосередньо керувати скороченням останніх.
Використовуючи наявні м’язи і обходячи головний мозок, брюки можуть навіть керувати м’язами, з якими власникам важко впоратися самостійно (наприклад, інсульт).
Штани також можуть допомогти користувачам, яким потрібно простояти протягом будь-якого часу, завдяки спеціально виготовленим пластмасовим колінним фіксаторам, які застигають, коли охолоджуються. Контроль температури кріплень дозволяє коліну рухатися або фіксуватися, щоб підтримувати стояння без особливих зусиль, необхідних для м’язів (реальних або штучних).
Інші функції включають автоматичний пояс, який використовує механізм, аналогічний повітряним м’язів, для зручного і безпечного надягання і зняття штанів.
Дослідники пропонують створити інтегровану електронну систему, яка отримує інформацію про рух власника від датчиків, вбудованих в штани, і керує всіма системами, щоб пристосувати руху до потреб користувача. Електроніка дозволить користувачам контролювати їх рух з допомогою елементів управління, вбудованих безпосередньо в штани. Найбільш складне завдання полягає в регулюванні руху штучних м’язів і електричної стимуляції реальних м’язів у відповідь на положення тіла користувача.
Інші проблеми
Правильні штани унікальні в своєму підході до об’єднання передових досліджень і добре розроблених методів в 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 залишився ряд важливих питань, на які потрібно знайти відповіді.
Де він буде зберігати всю необхідну потужність? Як всі мініатюрні системи можуть бути вбудовані в штани, щоб вони не стали громіздкими і некомфортними для носіння? Чи зможе контролер прогнозувати кращі руху, які слід зробити, коли постійно змінюється складність реальних умов, в яких користувачі будуть ходити?
Але і інші технології мають потенціал для поліпшення штанів навіть зараз. Інтерфейси мозок комп’ютера, які можуть декодувати мозкові сигнали, тепер використовуються в системах, які допомагають паралізованим людям рухатися знову. Контроль за допоміжними штанами з допомогою думки може змусити багатьох людей зробити кроки знову.