Более 25 лет Рори Купер разрабатывает технологии для улучшения жизни людей с ограниченными возможностями.
Купер начал свою работу после травмы спинного мозга в 1980 году, в результате чего он был парализован ниже пояса. Сначала он модифицировал заднюю скобу, которую должен был носить.
Затем он обратился к созданию более совершенной инвалидной коляски и разработал версию с электрическим приводом, которая помогала ее пользователю вставать.
В конце концов он открыл для себя биомедицинскую инженерию и был вдохновлен сосредоточить свою карьеру на разработке вспомогательных технологий.
Его изобретения помогли бесчисленному количеству пользователей инвалидных колясок передвигаться с большей легкостью и комфортом.
Технологии, разработанные Cooper, включают в себя SmartWheel и VCJ-CA, джойстик с регулируемой совместимостью и алгоритмами компенсации. SmartWheel крепится к инвалидной коляске с ручным управлением для измерения силы толчков, частоты толчков, длины хода, плавности и скорости как толчка, так и инвалидной коляски. Спортсмены на инвалидных колясках используют данные для оптимизации своих результатов.
Это также полезно при определении настроек для минимизации травм при стрессе для более обычных пользователей. VCJ-CA позволяет пользователям настраивать управление приводом инвалидных колясок с электрическим приводом и используется сегодня практически в каждом таком кресле.
В эти дни Купер и его команда в Научно-исследовательских лабораториях инженерной инженерии Университета Питтсбурга работают над разработкой усовершенствований, в том числе инвалидной коляски, которая может передвигаться по пересеченной местности. Купер основал HERL в сотрудничестве с Департаментом по делам ветеранов США.
За этот и другие “значительные вклады в технологии инвалидных колясок, которые расширили мобильность и уменьшили вторичные травмы у миллионов людей с ограниченными возможностями”,
Купер получил в этом году премию IEEE в области биомедицинской инженерии.
Награда “признает важность работы, которую я и другие инженеры выполняем”,говорит он, добавляя, что он доволен оказанной честью. Награда также признает, что “люди с ограниченными возможностями являются важной частью нашего общества. Надеюсь, [получение мной этой чести] вдохновит других людей продолжать работу, проводимую в этой области ”.
Сам Купер еще не закончил свою работу. Он говорит, что, хотя технологии, медицина и общество значительно продвинулись в том, как они могут помочь людям с ограниченными возможностями,
“у технологий все еще есть много возможностей для дальнейшего улучшения жизни и здоровья людей”.И, как директор HERL и профессор биоинженерии, физической медицины, реабилитации и ортопедической хирургии в Университете Питтсбурга, он планирует разработать более полезные инструменты.
Изменение курса его карьеры
Авария на велосипеде, в результате которой пострадал позвоночник Купера, произошла, когда он служил в Германии на четвертом году службы в армии США. Вскоре после этого он уволился из армии и вернулся в Соединенные Штаты, получив в 1985 году степень бакалавра в области электротехники в Калифорнийском политехническом государственном университете в Сан-Луис-Обиспо. В 1986 году он получил степень магистра в Калифорнийском политехническом университете по тому же предмету, посещая занятия, работая инженером по приборостроению и управлению в Pacific Gas and Electric в Диабло-Каньон, Калифорния. По его словам, во время учебы в аспирантуре по рекомендации друга он посещал курсы биомедицинской инженерии и влюбился в эту область.
Он также начал обучать учеников в PG & E основам систем управления и электроники, что стало еще одним источником вдохновения.
Обучение учеников
“было замечательным делом для меня и, возможно, ошибкой для PG & E, потому что я обнаружил, что мне действительно нравится преподавать”,
- смеется Купер.
Думая, что он предпочел бы преподавать, а не продолжать карьеру в промышленности, как он планировал, он отправился в Калифорнийский университет в Санта-Барбаре для получения степени доктора философии.
Там он начал разрабатывать устройство, которое стало называться SmartWheel. Механический прибор оснащен сложным набором датчиков, интегрированных с одноплатным компьютером с беспроводной связью.
Умные колеса устанавливаются на инвалидные коляски.
“Я начал разрабатывать технологию, потому что хотел попытаться выиграть медаль на Паралимпийских играх”, - говорит Купер. “SmartWheel измеряет динамику движения инвалидной коляски, и я мог бы использовать собранные данные для оптимизации биомеханики моей инвалидной коляски и движений моего тела”.
SmartWheel измеряет силы и крутящие моменты, прилагаемые спортсменами к ободу (части кресла, которую люди используют для поворота колес). Датчик измеряет скорость и ориентацию колеса.
Спортсмены могут использовать эти данные для оптимизации своих результатов, регулируя положение своего тела, настраивая дизайн своего кресла, а также позиционируя и ориентируя колеса по отношению к плечам.
Это сработало для него: в 1988 году он получил бронзовую паралимпийскую медаль в гонках на инвалидных колясках.
Но Купер не довел устройство до совершенства, когда после окончания университета в 1989 году он поступил в Калифорнийский государственный университет в Сакраменто в качестве преподавателя.
Затем он встретил Чарльза Робинсона на конференции IEEE в том же году в Сиэтле. Стипендиат IEEE Life был профессиональным ученым-исследователем в области реабилитации в Департаменте по делам ветеранов.
Он пригласил Купера присоединиться к его команде в качестве постдокторского исследователя. Купер согласился на эту должность и проработал на обеих работах около пяти лет.
В конце концов Купер покинул штат Калифорния, продолжая работать неполный рабочий день в VA. В 1994 году он поступил на работу в Университет Питтсбурга в качестве профессора, основав в том же году HERL для разработки и совершенствования технологий, способствующих мобильности, функциональности и интеграции людей.
“Лаборатория началась со мной и двумя аспирантами, - говорит он, “и теперь около 70 инженеров, врачей, исследователей и студентов работают над проектами”.
Одним из таких проектов была дальнейшая разработка SmartWheel. Устройство стало коммерчески доступным в 2000 году и использовалось паралимпийскими спортсменами США во время подготовки к играм 2021 года в Токио.
Купер и его коллеги-исследователи увидели непреднамеренную пользу для здоровья пользователей инвалидных колясок, которые использовали SmartWheel. По его словам, это может помочь уменьшить синдром запястного канала и травмы вращательной манжеты. По его словам, SmartWheels в настоящее время широко используются физиотерапевтами более чем в 100 клиниках для оптимизации настройки инвалидных колясок и снижения травматизма при повторяющихся нагрузках.
Создание инвалидных колясок с электрическим приводом
Исследователи HERL создали множество достижений, меняющих жизнь.
“Одна из технологий, которой я особенно горжусь, - это джойстик с регулируемой совместимостью и алгоритмами компенсации”, - говорит Купер.До изобретения VCJ-CA управление инвалидными колясками с электрическим приводом было аналоговым, а не цифровым. По его словам, было сложно настроить инвалидную коляску с аналоговым управлением.
Если у пользователя возникнет хотя бы малейшая дрожь или тик, инвалидная коляска может непреднамеренно сдвинуться. По его словам, многим людям нужен был кто-то, кто управлял бы инвалидной коляской для них.
“Было много людей, которые полагались на то, что другие будут толкать их инвалидную коляску или управлять ее элементами управления за них”, - говорит Купер.
“Но эти пользователи инвалидных колясок хотели независимой мобильности, поэтому я начал изучать, как сделать это возможным”.
VCJ-CA - это джойстик, аппаратное и программное обеспечение которого можно настроить в соответствии с потребностями каждого пользователя. Например, люди с ограниченными возможностями движения рук или рук могут настроить жесткость джойстика в соответствии со своей досягаемостью, силой и контролем. Алгоритмы позволяют пользователям настраивать скорость, торможение, ускорение и возможности поворота своих инвалидных колясок.
Алгоритмы также могут адаптироваться к тремору пользователя, диапазону движений, способности генерировать движение или силу и способности контролировать направление их руки, кисти или пальца.
“VCJ-CA теперь используется практически во всех инвалидных колясках с электрическим приводом в мире, и это довольно круто”, - говорит Купер. “Люди, которые зависели от других, теперь могут ездить самостоятельно”.
Обеспечение стабильности и безопасности для пользователей инвалидных колясок
Купер (второй слева) и его коллеги — Дэвид Константин, Хорхе Кандиотти и Андрин Вутхадж (стоя) — в Научно-исследовательских лабораториях инженерной инженерии Университета Питтсбурга работают над MEBot.
По словам Купера, наиболее распространенной причиной посещения отделения неотложной помощи пользователями инвалидных колясок является падение со стула или опрокидывание.
“Это часто происходит, когда инвалидная коляска человека задевает пороги в дверных проемах, съезжает с небольших бордюров или переходит с тротуара на пандус”, - говорит он.
С 2013 года он и его команда работают над роботизированной инвалидной коляской, улучшающей мобильность, чтобы свести к минимуму такие травмы.
Известная как MEBot, инвалидная коляска может взбираться на бордюры высотой до 20 сантиметров и может самостоятельно выравниваться при движении по неровной местности. Это достигается благодаря шести колесам, которые перемещаются вверх и вниз, а также двум наборам меньших всенаправленных колес спереди и сзади. Большие колеса инвалидной коляски с приводом могут перемещаться, имитируя передний, средний или задний привод.
В прошлом году были завершены испытания для пользователей. Купер говорит, что команда получила положительные отзывы, а один человек сравнил это с поездкой на ковре-самолете.
Купер прогнозирует, что MEBot станет доступным в течение следующих пяти лет.
