Новые сенсоры для рук превращают реабилитацию после инсульта в экранную игру

Разработанные командой инженеров из Университета Хьюстона пьезоэлектрические датчики, которые генерируют электрические заряды при сгибании или сжатии, устраняют критически важный пробел в реабилитации после инсульта. После выписки из больницы многие пациенты больше не могут получать интенсивную реабилитацию. Эта технология открывает возможности для создания недорогих и высокоэффективных инструментов для дистанционного мониторинга и реабилитации. Более того, это весело.

Электронные накладные датчики небольшие (5 мм на 5 мм), тонкие и гибкие, прикрепляются к коже как пластыри и помогают пациентам после инсульта восстанавливать двигательные навыки посредством игры. Разработанная командой система самореабилитации играет в игру «камень-ножницы-бумага», где генерируемые на коже сигналы напряжения определяют, выиграна игра или проиграна за определенное время реакции.

«Датчик крепится к коже суставов и мышц кисти и преобразует движения пальцев в игровые команды на экране с высокой чувствительностью, быстрым откликом, исключительной стабильностью и биосовместимостью. Эта автономная система делает физиотерапию такой же увлекательной, как игра в видеоигру, позволяя пациентам самостоятельно управлять процессом восстановления в любое время и в любом месте», — сказал Чжэ-Хён Рю, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Гавайского университета.

Датчики на предплечье способны обнаруживать незначительные деформации кожи, связанные с сокращением и расслаблением мышц лучевого, срединного и локтевого нервов при выполнении различных жестов руками, используемых в игре «камень-ножницы-бумага», что приводит к появлению различимых паттернов выходного напряжения.

По мнению исследователей, традиционные методы реабилитации часто кажутся однообразными и механическими, что приводит к снижению участия пациентов. Существующие системы требуют громоздкого оборудования (перчатки, браслеты, нарукавники) и профессионального наблюдения, что ограничивает пациентов клиническими условиями, а крошечные накладные датчики можно носить дома без помощи специалистов, Это позволяет пациенту самостоятельно проходить реабилитацию в удобное для него время. Вместо того, чтобы полагаться на визуальную оценку терапевта, датчики предоставляют количественные данные: точные углы сгибания, время реакции и точность движений.

Интеграция игры «камень-ножницы-бумага» является наиболее важным с клинической точки зрения элементом. Пациентам трудно поддерживать повторяющиеся двигательные упражнения. Превращая движения мышц предплечья в игру с результатами «выигрыш/проигрыш», система повышает вовлеченность и самомотивацию.

Многие высокочувствительные пьезоэлектрические датчики, такие как датчики PZT, содержат токсичный свинец. Преобразователь, используемый в данном исследовании, нетоксичен, химически стабилен и безопасен для кожи при длительном ношении.

Для реабилитации пациентов, перенесших инсульт, были разработаны и используются различные носимые датчики, такие как роботизированные перчатки /браслеты на запястье, инерциальные датчики и браслеты для регистрации ЭМГ на предплечье. Некоторые из них являются носимыми, но все еще довольно громоздкими. «Это устройство разработано таким образом, чтобы его практически не ощущать при креплении, и оно преобразует механическое движение мышц непосредственно в электрические сигналы, обеспечивая бесшовный интерфейс для непрерывного мониторинга», — сказал Рё.

Игорь НАУМОВ
По материалам Medical Xpress