Rower FES sterowany poprzez BCI

Celem projektu jest stworzenie systemu umożliwiającego osobie z porażeniem dolnych części ciała jazdę poziomym rowerem trójkołowym z wykorzystaniem siły mięśni kończyn dolnych do pe- dałowania. System ma się składać ze stymulatora FES oraz interfejsu mózg-komputer (BCI), wyko- rzystywanego do sterowania kadencją/siłą. W latach 80-tych ustalono, że wykorzystując stymulację FES odpowiednich mięśni możliwe jest uzyskanie pedałującego ruchu kończyn dolnych osoby z porażeniem dolnych części ciała. Szereg przeprowadzonych badań wykazał znaczące korzyści dla zdrowia u osób sparaliżowanych regular- nie wykonujących ćwiczenia na cykloergometrach z zastosowaniem FES. W kolejnych pracach wy- kazano możliwość wykorzystania tego typu techniki w rowerach mobilnych, rozszerzając zastoso- wania tych technik do celów rekreacyjnych. Stymulator FES to urządzenie umożliwiające osobie z porażeniem układu nerwowego częściowe odzyskanie zdolności wykonywania upośledzonych funkcji, takich jak ruch kończyny, poprzez wy- korzystanie impulsów prądu elektrycznego. Stymulator cechuje się takimi parametrami, jak ampli- tuda, czas trwania oraz częstotliwość impulsów stymulacyjnych. Parametry te decydują o zaistnie- niu reakcji mięśnia na stymulację oraz o sile skurczu mięśnia poprzez nakładanie się efektów kontr- akcji kolejnych włókien mięśniowych. Stymulator wielokanałowy zapewni możliwość niezależnego w czasie stymulowania wybranych mięśni zgodnie z opracowanym algorytmem. Sygnały sterujące stymulatorem będą pochodziły z modułu BCI oraz enkodera wyznaczającego położenie korb rowe- ru. W celu zapewnienia właściwego ruchu stymulowanej kończy konieczne jest wyznaczenie wzorca pracy stymulatora, czyli sekwencji aktywacji poszczególnych grup mięśni, zależnej od kąta usta- wienia korby roweru. W dotychczasowych pracach wykorzystywano w tym celu analizę elektro- miografu u zdrowych rowerzystów, metody numeryczne optymalizacji kątów aktywacji, oparte na modelach kończyny dolnej, oraz metody empiryczne, w których mierzono parametry wyjściowe, ta- kie jak uzyskiwane siły, parametry oddechowe, dla różnych zakresów kątów aktywacji. Optymali- zacja wzorców stymulacji jest szczególnie istotna ze względu na wykazaną w badaniach kilkukrot- nie mniejszą efektywność pedałowania z wykorzystaniem FES w stosunku do osób w pełni spraw- nych. Zaprojektowanie modułu BCI umożliwi użytkownikowi w prosty sposób panować nad urządze- niem. System ten można oprzeć na odczycie i przetwarzaniu elektroencefalogramu (EEG), wyko- rzystując zjawiska ERD i ERS do określenia aktywności wybranych obszarów mózgu. Program wy- korzystujący te informacje będzie sterował stymulatorem, decydując o sile/kadencji pedałowania.

Etap rozwoju: Inicjalizacja, Faza początkowa.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: