تکلم معلولان با استفاده از سیگنال‌های مغزی و ماهیچه‌ای
امروزه علم ارتباط مغز با کامپیوتر رشد فزاینده ای در حوزه های کاربردی مبتنی بر تعامل انسان و کامپیوتر داشته است. یکی از این حوزه ها توانبخشی افراد معلول است. اخیرا یک گروه از محققان دانشگاه صنعتی شاهرود با کسب این علم، موفق به ساخت دستگاهی برای توانبخشی معلولان شده اند.
بهرام افرا، یکی از پژوهشگران این طرح در گفت و گو با خبرنگار خبرگزاری سینا درباره این دستگاه گفت: این دستگاه از دیدگاه ساختاری و عملکردی از دو بخش اساسی سخت افزاری و یک بخش نرم افزاری تشکیل شده و کار توانبخشی اندام مفصلی مانند بازو و اندام فوقانی مانند چانه و قسمت های تحتانی زیر بازو را انجام می دهد.
وی افزود: این دستگاه دارای تعدادی پارامترهای کنترلی است که مهمترین آنها شامل سرعت دوران، محدوده دوران( برحسب زاویه) و مدت زمان انجام حرکت های دورانی رفت و برگشت است.
وی اظهار کرد: یکی از پارامترهای کنترلی این دستگاه توسط سیگنال های مغزی یا ماهیچه ای تعیین می شود؛ هنگام استفاده از سیگنال های 
مغزی، در اثر حرکت بازوی مکانیکی دستگاه، دردی به فرد وارد می شود. اگر این فرد قادر به اعلام مناسب این موضوع نباشد، وقوع درد از روی سیگنال های مغزی شناسایی شده و حرکت دستگاه متوقف می شود. در حالت استفاده از سیگنال های ماهیچه ای نیز می‌توان با حرکت یکی از اعضای بدن مانند دست یا حتی پلک زدن زمان شروع یا پایان حرکت دستگاه را تعیین کرد.
وی بیان کرد: دو بخش سخت افزاری این دستگاه شامل بدنه مکانیکی دستگاه و بردهای الکترونیکی است. در قسمت الکترونیکی، سه برد اساسی و مهم طراحی و ساخته شده است. برد دریافت و تقویت سیگنال های مغزی یا ماهیچه ای، برد پردازش سیگنال های دیجیتال و برد کنترلی دستگاه، برد دریافت و تقویت سیگنال های مغزی/ ماهیچه ای از ایده(Driven Right Leg) برای تقویت سیگنال های مغزی/ ماهیچه ای استفاده شده است.
افرا تصریح کرد: برد پردازش سیگنال های دیجیتال مبتنی بر استفاده از پردازشگرهای سیگنالTMS بوده و به منظور پیش پردازش استخراج ویژگی، طبقه بندی و در نهایت تصمیم گیری در مورد سیگنال های دیجیتال دریافتی استفاده می شود. طراحی و ساخت این پردازشگرها کار بسیار مشکلی بوده و مستلزم در نظر گرفتن بسیاری از موارد سخت افزاری و نرم افزاری( مانند نوشتن درایورها و الگوریتم های پیچیده پردازش سیگنال) است.
وی یاد آور شد: برد کنترلی نیز مبتنی بر میکرو کنترلرAVR بوده و وظایفی مانند دریافت سیگنال های کنترلی از صفحه تماسی (به منظور تنظیم عملکرد موتور)، نمایش اطلاعات روی صفحه نمایش LCD، دریافت سیگنال های کنترلی از برد پردازشگر سیگنال و نیز کنترل پارامترهای موتور را برعهده دارد.
وی درباره طراحی مکانیزم مکانیکی این دستگاه نیز گفت: دستگاه توانبخشی آرنج در مرکز دستگاه روی میز قرار می گیرد. میله بندی های مربوط به مچ و شانه در دو طرف سیستم نصب می شوند. با توجه به این که دستگاه مورد نظر دارای کاربرد توانبخشی است، ویژگی های سینتیکی و سینماتیکی آرنج- شانه و مچ در طراحی در نظر گرفته شده است.
وی افزود: زاویه حرکت برای این سیستم براساس داده های تجربی مربوط به تجهیزات توانبخشی موجود تجاری تعیین شده و با توجه به قیود، ابعاد هندسی انتخاب شده است. پس از مشخص شدن پارامترهای هندسی، شبیه سازی دستگاه به کمک نرم افزار کامپیوتری صورت گرفته است.
وی ادامه داد: همچنین به منظور استفاده از این دستگاه توانبخشی، شاسی دستگاه به کمک تعدادی پد مخصوص به بازوی کاربر متصل می شود، به صورتی که محور دوران بازوی محرک در راستای آرنج شخص قرار گیرد. سپس بازوی راهنمای ساعد نیز به کمک نگهدارنده های تعبیه شده به ساعد کاربر متصل می شود.
وی گفت: همچنین برای هدایت حرکت دستگاه، تنها بایستی میزان گشتاور و سرعت موتور واحد مرکزی را کنترل کرد. بر این اساس با کنترل وضعیت قرارگیری بازو، به کمک موتور واحد محرک، می توان زاویه قرارگیری دست کاربر را تنظیم کرد. در این شرایط پزشک معالج می تواند حرکت های مورد نظر برای بیمار را با تعیین بازه دوران و سرعت دوران موتور محرک دیسک راهنما پیاده سازی کند؛ مثلا آرنج انسان به طور معمول حداکثر تا 135 درجه دوران دارد. در این طرح به منظور ایجاد امکان دوران مشابه آرنج برای مکانیزم دوران دیسک راهنما بازه صفر تا 140 درجه در نظر گرفته شده است.
وی بیان کرد: این دستورها از طریق یک برد کنترلی به موتور محرک دیسک راهنما منتقل شده و حرکت های مورد نظر به تعداد دفعه ها تعیین شده تکرار می شود. در این شرایط تعداد تکرار حرکت ها به کمک یک فیزیوتراپ کنترل می شود. در صورت استفاده از سیگنال های ماهیچه ای برای کنترل دستگاه، کاربر قادر خواهد بود با انجام تصورهای ذهنی خاصی حرکت خم شدن و باز شدن مفصل دستگاه را کنترل کند. در این شرایط نیاز است به کمک یک نرم افزار تعاملی، شروع و پایان حرکت‌ها با نمایش یک سری علایم خاص در مانیتور به کاربر اعلام شود.
گزارش: فرزانه صدقی
No tags for this post.
