Сенсорная перчатка с конформными датчиками на основе ионных электроактивных полимеров для биомедицинских применений

Аннотация:

В современном мире технологии играют все более важную роль в жизни людей, особенно тех, кто сталкивается с физическими ограничениями. Роботизированные руки, виртуальная реальность и телереабилитация открывают новые горизонты для реабилитации и улучшения качества жизни людей с инвалидностью. Наиболее подходящими устройствами для управления в таких системах являются сенсорные перчатки, в которые интегрированы датчики для контроля кинематики рук. Одним из способов преодоления инвалидности является изобретение эффективных и надежных роботизированных рук, которое может дать новую надежду людям с ограниченными возможностями. Эти руки действуют так же, как и человеческие, а в некоторых областях даже превосходят их. В отличие от обычных протезов рук роботизированные руки связаны с нашей нервной системой и могут действовать посредством наших мыслей. Такие руки более долговечны, прочны и могут быть заменены на новые в случае износа. Процесс восстановления двигательной функции руки человека длителен и труден, поэтому может демотивировать некоторых пациентов, что приводит к незначительному прогрессу или его отсутствию. Для повышения общей скорости и эффективности реабилитационного процесса в новых программах используется виртуальная реальность как средство помощи пациенту в его продвижении. Использование компьютерного программного обеспечения, которое воспроизводит объекты и события реальной жизни, позволяет сделать сеанс реабилитации более интерактивным, что дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными подходами, поскольку пациенты учатся выполнять реальные задачи. Виртуальная реальность может быть использована для создания игровой среды для реабилитации с рядом не только функциональных, но и развлекательных заданий разной степени сложности, соответствующих потребностям пациента. Еще одним преимуществом компьютерной помощи является возможность сбора точных данных в режиме реального времени, которые могут быть использованы медиками для более точной оценки улучшения состояния пациента. Телереабилитация не только обеспечивает удобство для пациентов и физиотерапевтов, но и способствует снижению затрат на лечение. Виртуальная реальность предоставляет возможность пациентам, которые не могут посещать физиотерапевтические отделения, выполнять упражнения на дому, взаимодействуя с физиотерапевтом через специальное приложение. В биоинженерии, микробиологии и геномике необходимо выполнять такие операции, как позиционирование, захват и введение материалов в клетку. Существующие методы манипуляции биологическими микрообъектами в основном относятся к бесконтактному типу, что ограничивает их применение. Перспективным направлением является использование микрозахватов механического контактного типа для манипуляции гибкими биологическими микрообъектами, такими как клетки, бактерии и эмбрионы. Поскольку такие манипуляции часто проводятся во влажной среде, микрозахват должен быть устойчив к ней и при этом не должен развивать больших усилий, чтобы не повредить хрупкие микрообъекты. Роботизированные руки, объекты виртуальной реальности и микрозахваты могут дистанционно управляться с помощью сенсорных перчаток. С развитием технологий в эти перчатки был интегрирован широкий спектр датчиков, включая механические, резистивные, оптоволоконные, емкостные датчики и датчики Холла. Однако для таких датчиков характерны недостатки, заключающиеся в их практичности, энергопотреблении и точности. В связи с этим система может потребовать серьезной калибровки, а также могут возникнуть трудности при надевании и снятии перчаток. Кроме того, перчатки с такими датчиками проблематично подобрать к определенным размерам рук, поэтому для всех вариантов требуются перчатки малого, среднего и большого размеров. Представлена сенсорная перчатка с датчиками на основе ионных электроактивных полимеров, позволяющая человеку дистанционно управлять объектами. Разработаны конструкции и изготовлены прототипы манипуляторных систем, включающих в себя роботизированную руку, виртуальную руку и микрозахват, как объекты, управляемые сенсорной перчаткой. Продемонстрирована возможность сгибания «пальцев» роботизированной и виртуальной рук, а также актюаторов микрозахвата при сгибании соответствующих пальцев сенсорной перчатки.

Авторы:

Издание: Медицинская техника
Год издания: 2025
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2025.-N 3.-С.1-4. Библ. 10 назв.
Просмотров: 3