Exo-Abs dává naději ochrnutým lidem lépe dýchat, a dokonce i zpívat

Vydáno 13.8.2021 exo-abs

Robotické zařízení Exo-Abs zjišťuje pomocí umělé inteligence, jak velký tlak je třeba vyvinout na střední část lidského těla, který pomáhá ochrnutým lépe dýchat, kašlat, mluvit a zpívat. 

Dvacetiletý Lee Nam-hyun byl vášnivým plavcem. V roce 2004 si ale v bazénu zlomil vaz, což ho ochromilo od ramen dolů. Zotavení ze zranění si vyžádalo roky rehabilitace. Nehoda také dočasně zastavila jeho celoživotní vášeň pro zpěv. Jeho oblíbený styl jsou operní a K-popové písničky a možnost znovu zpívat se stala jedním z jeho cílů při uzdravování. Nedostatek základních svalů a omezená kapacita plic ale znamenala, že nemohl ani pořádně kašlat. Když zkoušel zpívat, znělo to spíše jako kňučení, šepot. Asi dva roky po nehodě ho zdravotník přinutil kašlat tlačením na jeho bránici. Dozvěděl se, že tlak na jeho břicho mu může pomoci vydat větší zvuk.

Téměř o deset let později se prostřednictvím terapeutů dozvěděl o prototypu zařízení, které bylo sestaveno právě za tímto účelem, a Lee začal pracovat s laboratoří biorobotiky na národní univerzitě
v Soulu
. Zařízení se jmenuje Exo-Abs. Jeho tvůrci jej nazývají prvním robotickým zařízením svého druhu, které pomáhá lidem dýchat, kašlat, mluvit a zpívat automatickým tlakem na jejich břicho.

Tvůrci zařízení, které začalo jako třídní projekt, doufají, že z něj jednou bude komerční produkt. Vědci z laboratoře robotiky poprvé začali pracovat na prototypu zařízení poté, co v roce 2012 srazilo populárního zpěváka Kim Hyuk-gun auto. Kim byl hlavní zpěvákem skupiny Cross, kapely, jejíž písně jsou v jihokorejském karaoke velmi oblíbené. Je známý stylem zpěvu, který může znít spíše jako křik. Dva roky po zranění začal pracovat s laboratoří biorobotiky na zařízení, které mu umožňuje zpívat s podobnou hlasitostí. Teprve později se vědci dozvěděli, že pacienti s poraněním míchy často potřebují pomoc nejen při opětovném pohybu končetin, ale také při respirační terapii.

„Když vydechujete, v podstatě tlačíte na břicho a zužujete objem plic, takže se tento proces snažíme napodobit,“ říká profesor Kylské národní univerzity Cho Kyu-jin.

Cho je ředitelem Výzkumného centra měkké robotiky na univerzitě, biorobotické laboratoře, která čerpá inspiraci z přírodního světa, včetně lidského těla. Kromě Exo-Abs, Cho také vytvořil robotickou ruku zvanou Exo-Glove nebo robota se schopností chodit po vodě.

„Všichni dnešní roboti se zaměřují na pohyb končetin, jako jsou ruce, ramena a nohy. Exo-Abs je jiný, protože v podstatě mění celý objem vašeho těla.“ Lidé, kteří trpí mrtvicí nebo neurologickými poruchami, často potřebují trvalou péči, včetně respirační terapie. Neschopnost vyčistit dýchací cesty může vést k onemocněním, jako je zápal plic a předčasná smrt. Dnes lidé používají vybavení jako maska ventilátoru, aby jim pomohli s dýcháním. Ovšem tvůrci Exo-Abs si myslí, že jejich zařízení může u některých lidí jednou nahradit ventilátory. Na rozdíl od stávajících zařízení, která mohou vyžadovat použití obličejové masky nebo ventilátoru, lze Exo-Abs schovat pod košili. Stroje pro ovládání zařízení se vejdou do batohu, který lze připoutat k zadní části invalidního vozíku. Současná iterace Exo-Abs zahrnuje pásy umístěné přes hrudník a střední část pro měření dýchání a přitlačení na membránu.

Říká ale, že potenciál zařízení je z velké části zatím neprozkoumaný, protože není ještě dobře známý. Nyní se jedná o třetí verzi Exo-Abs. První byl ručně ovládán uživatelem joystickem a musel být zapojen do elektrické zásuvky. Druhá verze vypadala jako batoh a využívala se pro lidi s onemocněním jako je CHOPN (chronická obstrukční plicní nemoc – pozn. red.), kteří možná nepotřebují pomoc po celou dobu, ale mohou mít potíže (např. stoupat po schodech, aniž by jim došel dech). Nejnovější verze Exo-Abs využívá umělou inteligenci k regulaci tlaku vyvíjeného na střední část člověka. Je napájena senzory, které obsahují mikrofon, který detekuje, když člověk mluví a elastickou trubici prošněrovanou pásem kolem střední části, která monitoruje úroveň dýchání. To také ovlivňuje fyzickou zdatnost člověka, tvar těla, tuhost břišní dutiny a aktivitu uživatele. Zpěv, který vyžaduje hodně úsilí, například opera, může vyvíjet větší tlak než klidné sezení a konverzace.

Zpěv není jen způsob, jak přinést radost do života lidí, ale také jedna z nejsložitějších verzí řeči a dýchání, která nabízí inženýrům přesvědčivou technickou výzvu. Jinými slovy, zdokonalení umělé inteligence s citlivostí automaticky rozpoznávat dýchací vzorce člověka při zpěvu by mělo pomoci zlepšit technické znalosti potřebné k naplnění potřeb lidí, kteří zařízení používají k dýchání, kašlání nebo mluvení.

Tvůrci Exo-Abs mají patenty v USA a Jižní Koreji a doufají, že je jednou schválí FDA (Úřad pro kontrolu potravin a léčiv – pozn. red). Správné pochopení by také mohlo lidem na invalidním vozíku s respiračními problémy umožnit zvážit povolání spojená s veřejným mluvením nebo uměleckým uměním.

Dnes Lee říká, že již nepotřebuje Exo-Abs nebo čtyři až pět dalších zdravotnických prostředků, které používal k zotavení ze svého zranění při plavání. Použití zařízení pomohlo obnovit svalovou paměť jeho břišních svalů. V roce 2014, kdy použil první prototypovou verzi, byl Exo-Abs příliš pomalý, aby udržel krok s některými tempy písní; také se obával vedlejších účinků neustálého vyvíjení tlaku na jeho střední část. Operní pěvci, jak říká, obvykle dýchají balónkem vzduchu do celé jejich střední části, ale Exo-Abs vyvíjel tlak pouze na přední a zadní část. Respirační terapie zahrnující Exo-Abs pomohla v operním studiu na Soulské národní univerzitě. Dále vystupoval se Symfonickým orchestrem KBS v Jižní Koreji, cestoval na představení do USA a zpíval pro fanoušky na YouTube. Píseň „You Raise Me Up“ byla během pandemie oblíbená.

zdroj: Wired

 

Zadejte e-mailovou adresu

a nic ze Světa průmyslu vám už neunikne!

Vaše osobní údaje budeme zpracovávat pouze za účelem zasílání newsletterů, a to v souladu s platnou legislativou a zásadami ochrany osobních údajů. Svůj souhlas se zasíláním a zpracováním osobních údajů můžete kdykoli odvolat prostřednictvím odhlašovacího odkazu v každé kampani.

Rozhovory

Vize digitálního závodu Continental

Vize digitálního závodu Continental

Vydáno 27.7.2021

Koncept digitálního závodu je pojem, který dnes řeší nespočet společností. Jakým způsobem se ,,mění“ společnost Continental Automotive Czech Republic? Jaké trendy udává závod v Brandýse nad Labem, jakožto nominovaný modelový závod pro digitalizaci? Zeptali jsme se Tomáše Vondráka, který jako první Čech usedl do vedení firmy a v současnosti zastává pozici Plant Manager (čtyř závodů […]

TECHNOLOGIE LIBS NA MARSU I V BRNĚ

TECHNOLOGIE LIBS NA MARSU I V BRNĚ

Vydáno 15.6.2021

Rozhovor s doc. Pavlem Pořízkou, Ph.D., vedoucím výzkumného týmu zabývajícího se laserovou spektroskopií, nejen o jejím využití, ale i o vlastním start-upu Lightigo. Úspěchy brněnských vědců s technologií LIBS tak zasahují do širokého spektra odvětví.   Interdisciplinární výzkum a vývoj kombinuje inženýrství, fyziku plazmatu, analytickou chemii, statistiku i například biologii. Jak je vůbec možné a náročné tohle […]

Apple a udržitelnost

Apple a udržitelnost

Vydáno 21.4.2021

Jak se dostat do Apple týmu v Kalifornii? Rozhovor s Honzou Dvorským nejen o jeho cestě vývojáře, ale také o ekologické udržitelnosti společnosti a problematice samotné. Společnost Apple zná jistě každý. Mohl byste nám stručně popsat, jak se tak mladý člověk jako vy dostal až do týmu v Kalifornii? Po vysoké škole na ČVUT v Praze jsem […]

Rozdíl mezi sci-fi a realitou bývá jen několik jednotek až desítek let

Rozdíl mezi sci-fi a realitou bývá jen několik jednotek až desítek let

Vydáno 17.2.2021

Superpočítače pomáhají s koronavirem, termojadernou fúzí, předpovědí počasí a klimatických změn, plánováním chirurgických zákroků nebo optimalizací výrobních procesů v průmyslu. „Srdcem a zároveň mozkem továrny budoucnosti bude superpočítač, který bude zpracovávat a analyzovat data ze všech kamer a senzorů a řídit chod celé továrny včetně vyhodnocování poruch a nutnosti údržby jednotlivých zařízení,“ říká profesor Tomáš […]

Zobrazit Více