Науки о жизни Соглашение 14.578.21.0140 на период 2015 - 2017 гг. Тема: Разработка и создание мозг-машинного интерфейса на основе биометрических каналов. - презентация

1 Науки о жизни Соглашение на период гг. Тема: Разработка и создание мозг-машинного интерфейса на основе биометрических каналов управления и мультимодальной обратной связи для обеспечения человека нейроэлектронными системами и экзоскелет ними конструкциями, восполняющими и дополняющими двигательные функции. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на годы» Получатель субсидии: ФГАОУ ВПО «БФУ им. И. Канта» Руководитель проекта: зам. директора Химико- биологического института Шушарина Н.Н. Цель данного проекта - разработка и создание портативного беспроводного телеметрического устройства, предназначенного для регистрации электрофизиологических (электроэнцефалограмма, электромиограмма, электроокулограмма) и биометрических параметров (двигательная активность, поверхностная температура, фотоплетизмограмма) для создания мозг-компьютерного интерфейса, передающего целевые команды механическому устройству в виде экзоскелета, который будет предназначаться для замещения и восполнения утраченных двигательных функций. Данная разработка позволит увеличить продолжительность и качество жизни населения и обеспечить экспортный потенциал с замещением импорта Цели и задачи проекта Ожидаемые результаты проекта Перспективы практического использования Результаты, полученные при реализации проекта, могут быть использованы для создания отечественных образцов экзоскелетов отдельных конечностей и протезов для людей с утраченными моторными функциями. Внедрение в производство разрабатываемого устройства будет способствовать развитию отечественного производства экзоскелетов конечностей и протезов, а также предоставит возможность модернизации подобных устройств за счёт внедрения разрабатываемой прогрессивной схемы управления. Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г. Выполнено: 1. Проведен аналитический обзор. 2. Выполнены выбор и обоснование направления исследований. 3. Проведены патентные исследования по ГОСТ Проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований. 5. Разработаны варианты возможных решений задачи, выбран и обоснован оптимальный вариант решения задачи. 6. Разработан макет устройства для распознавания электрофизиологических сигналов и передачи на экзоскелетные конструкции (нейроустройство), в том числе: - разработано схемотехническое решение для макета; - проведена разводка макетной платы; -подобраны электроды для распознавания электрофизиологических сигналов; -получены данные альфа-ритмов, миограммы и окулограммы; - разработаны алгоритмы хранения и передачи данных для макета. Планируется: Проведение исследовательских испытаний макета Партнеры проекта Индустриальный партнер: ООО «ТРАНССИТИ» ИНН Виды деятельности компании: - Разработка программного обеспечения и консультирование в этой области - Научные исследования и разработки в области естественных и технических наук Схема макета Процесс разводки платы макета Будут разработаны алгоритмы обработки данных электрофизиологических паттернов в режиме реального времени для преобразования в команды кинематики и передачи на электронно-механическое устройство. 2. Будет создан экспериментальный образец нейроустройства, состоящий из программного обеспечения, носимых, закрепляемых на теле пациента, одновременно работающих, сенсорных систем для снятия ЭЭГ, миограммы и окулограммы для последующей передачи на экзоскелет. 3. Будет разработаны алгоритмы сопоставления электрофизиологической параметров и биометрических параметров с медицинскими данными для повышения точности передаваемых на экзоскелет команд. На 2014 мировой рынок экзоскелетов конечностей составлял 16,5 млн. долларов. Согласно прогнозам (WinterGreen Research. Exoskeletons: Market Shares, Strategies, and Forecasts, Worldwide, 2015 to 2021) этот рынок испытает значительный рост и к 2021 году достигнет объёма в 2,1 млрд. долларов. Основным драйвером в данном случае является увеличение эффективности применения экзоскелетных конструкций для реабилитации и восстановления моторных навыков. В настоящее время по всему миру ведутся разработки устройств, решающих схожий круг задач, но готового решения, удовлетворяющего решению проблемы компенсации и восстановления утраченных моторных функций на текущий момент нет. В настоящее время, уровень удовлетворённости спроса на протезы в Российской Федерации крайне низок, а существующие отечественные серийные образцы имеют ограниченный функционал. Таким образом, покупателями разрабатываемой системы могут стать отечественные производители активных медицинских протезов и экзоскелетных конструкций. На сегодняшний день в России и странах СНГ доступен лишь один вид устройства для помощи людям с повреждением спинного мозга или другими тяжелыми нарушениями двигательной системы - инвалидная коляска. Однако подобные устройства накладывают существенные ограничения на движение пациента. Экзоскелеты являются альтернативным способом реабилитации пациентов, а мозг-компьютерный интерфейс является более удобным и прямым методом передачи команд механическому устройству. В России данные технологии только начинают развиваться, в то время как в США уже существует отдельный сегмент рынка по управляемым экзоскелетам. Технологии расшифровки команд головного мозга, получаемых с нейроустройства, для управления внешними электронно-механическими исполнительными устройствами, только начинают внедряться в общую концепцию реабилитации пациентов посредством экзоскелетов. Основные результаты на данном этапе: 1. Разработан план исследовательских испытаний. 2. Проведены маркетинговые исследования рынка мозг-компьютерных интерфейсов. 3. Разработаны требования к потребительским характеристикам мозг-компьютерных интерфейсов для экзоскелетов. Софинансирование проекта: -в 2015 году в размере руб. -в 2016 году в размере руб. -в 2017 году в размере руб. Интерфейсная микросхема Датчик двигательной активности Интерфейсная микросхема Микроконтроллер SD-карта Bluetoth Цепи питания Микроконтроллер Bluetoth Датчик двигательной активности SD-карта