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四肢瘫 四肢瘫患者的福音:舌驱动体系

来源:网络 2022年02月13日 02:37   作者:fashion 四肢瘫 轮椅 系统

在美国,大约有 5500 万名不同类型的残疾人,其间那些患有严峻残疾的患者十分热衷于进步他们的日子质量。他们很愿意运用一些创新式的辅佐技能以进步他们的日常日子能力,尤其是能够协助他们运用一些输入设备,如电脑、轮椅、智能耳机以及家庭或办公室设备。

现在有许多新的辅佐技能现已投入市场,如脑机接口、脑电图、言语识别体系、眼球追寻体系、啜吸操控杆等。

因为上述技能在日常日子的运用中还存在有许多约束,如存在运动搅扰、易形成肌肉疲劳、指令命名有限、对周围环境噪音要求较高级,为此,来自美国乔治亚理工学院电气和计算机工程学院的 Kim 及其搭档研究出一种新式的辅佐设备——舌驱动体系(TDS),可协助四肢瘫患者完结对输入设备的操控,其研究成果发表于 2016 年 1 月 IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 杂志上。

TDS 是一种能够佩带在头上的无线辅佐设备。运用者舌头上的磁性扫描器能够处理舌头随意活动发生的磁场改变,从而将信号转化为运用者所界说的指令。

这个磁性扫描器是一种钛钉,它能够黏在舌头上做短期运用,也能够埋入舌内,做长期运用。有了这个体系,即便是患有严峻残疾的病友也能够通过舌的运动来操控电脑、轮椅和智能耳机(如图 1)。


图 1 为实验者测验运用舌驱动体系操控电脑及轮椅 

TDS 辅佐设备包含两部分:A. 舌驱动体系的软件、硬件;B. 感觉信号处理运算规律。A 部分的主体为外置式 TDS 头套,包含一对坐落运用者双颊部呈鹅颈状的三轴的抗磁传感器、一个坐落头套顶端小盒子内的操控单元以及嵌入搜集器的体系芯片微操控器。这个搜集器能够搜集感觉信号并将信号通过无线传递到电脑或智能手机。B 部分则包含电磁搅扰削弱体系和指令界说规律(如图 2)。


图 2 为 TDS 样机,(a)为 TDS 头套,(b)为 TDS-电动轮椅-智能手机接口,(c)为磁性感应板,(d)为磁性舌钛钉,(e)为 USB 收发器,(f)为 TDS 头套的操控单元

为了点评这个体系的作用,研究者将 9 名身体健全(AB)的参加者运用鼠标、键盘和 TDS 的体现与 11 名四肢瘫患者的 TDS 体现相比较。详细实验内容包含依照 Fitts 规律敲击键盘、驱动轮椅、拨打电话、重心搬运等使命,共进行 5~6 次。

一切的实验者都承受舌穿孔,佩带磁性的穿舌钛钉并完结实验。虽然 AB 参加者现已了解键盘,可是运用键盘的使命完结量仅比运用 TDS 好 1.4 倍。指令 AB 和四肢瘫患者运用 TDS 采纳三种不同操控战略驱动轮椅,其完结时刻介于 157 秒到 180 秒之间。

别的,四肢瘫患者通过舌的运动完结拨打电话和重心搬运的时刻分别为 81.9 秒和 71.5 秒。

实验成果显现通过几轮练习后,每位实验参加人员操作体系的体现明显进步或许有进步的趋势。大部分人通过前两次的练习就根本会运用该体系,可是这种趋势不能解释为练习越多,运用 TDS 的体现会越好。

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