Молодые учёные НИУ «БелГУ» разработали анализатор мышечной активности

Анализатор мышечной активности предназначен для регистрации, обработки и передачи информации о намерении человека совершить двигательное действие на исполнительные узлы бионического протеза или экзоскелета.

Главная проблема подобных устройств, которые есть на рынке, – недостаточная информативность сигнала из-за использования физиологических сигналов, пригодных для формирования управляющих команд только одной природы, вследствие чего возможности бионических протезов на данный момент ограничены. Один из разработчиков анализатора, аспирант института инженерных и цифровых технологий НИУ «БелГУ» Андрей Гладышев рассказал, что для увеличения информативности сигналов мышечной активности используется комбинация датчиков, регистрирующих физиологические сигналы различной природы с мышц, в частности, сигналы механической и электрической природы.

– Это может позволить выделить информацию о сокращениях не только крупных мышц, но и отдельных мышечных групп, отвечающих за движения, например, пальцев кисти руки. Тем самым открывается возможность управления искусственной конечностью «естественным» для человека способом, – подчеркнул Андрей Гладышев.

По словам учёных, регистрация сигналов осуществляется при помощи матрицы датчиков, включающих набор датчиков пьезокерамического типа и набора электромиографических датчиков. Регистрируемые сигналы поступают в микроконтроллерный блок управления, который обрабатывает полученные от датчиков сигналы и передает их протезу, активируя движение искусственной конечности.

Как отмечает аспирант института инженерных и цифровых технологий НИУ «БелГУ» Анастасия Гладышева, несомненным достоинством устройства является его универсальность. Анализатор может быть применен для культи ноги или руки, а также в составе экзоскелетов, например, в области шеи, поясницы или грудного отдела. При этом в каждом конкретном случае в зависимости от поставленных задач можно использовать разное количество как пьезокерамических датчиков, так и электромиографических датчиков в матрице.

Говоря о повышении эргономики устройства, учёные рекомендуют использовать методику 3D-сканирования для создания внутренней формы манжеты анализатора, анатомически повторяющей рельеф поверхности части конечности.

В качестве материала для манжеты и покрытия датчиков разработчики предлагают инертные нетоксичные и гибкие материалы – силикон, синтетические полимеры акрилаты, материалы на основе композита из углерода и карбида кремния, матрицы из целлюлозы и её производных.