このスケートボードのようなデバイスは、リスクのある乳児がうことを学ぶのに役立ちます| イノベーション| スミソニアン - スミソニアンの記事、展示会、イノベーション、健康と医学、テクノロジー

非常に早く生まれた赤ちゃんの母親のほとんどは、子供たちが上り坂を登っていることを知っていますが、モニカ・エリスは最初から双子の女の子の一人が山に直面していることを知っていました。

KaraとKatieは、わずか25週の妊娠で生まれた小敵でした。タッチアンドゴーの初期の介入の後、ケイティは着実に改善しましたが、彼女の妹は改善しませんでした。カラは人工呼吸器のオンとオフを切り替えており、食事に問題がありました。その後、彼女がようやく家に帰ってきたとき、彼女は奇妙な動きを始め、指をはさみ、摂食に苦労し続けました。カラは繁栄に失敗しました。

エリスは、自宅に2人の年長の子供を持つ看護師であり、子供たちが異なる速度でマイルストーンに到達することを知っていました。しかし、直感と絶え間ない研究は彼女に何かがちょうどカラと合っていないことを伝えました。彼女の小児科医は同意し、彼女を理学療法士に紹介しました。わずか数ヶ月で、カラは脳性麻痺と診断されました。

カラの理学療法士であるロバート・エスキューは、脳性麻痺や他の運動発達の遅れのある子どもに対する早期介入に関するいくつかの異常な新しい研究を行っていた同僚を知っていました。彼は彼らに彼女を訪問することを提案した。

「私はカラをとても心配していたので、私はいつも本を読んでいたコンピューターのママでした」とエリスは言います。

現在、Thubi Kolobe（左）は、ニューラルフィードバックネットを使用して、SIPPCでナビゲートする赤ちゃんの脳のリアルタイムアクティビティを調査しています。（オクラホマ大学健康科学センター）

エリスは娘をオクラホマ大学健康科学センターの理学療法士であるThubi Kolobeに連れて行きました。イリノイ大学シカゴ校での彼女のキャリアの早い段階で、コロベと同僚は、脳性麻痺（CP）を発症するリスクが最も高い乳児を特定するための評価、乳児運動能力のテストを開発しました。その研究は、これらの脳の発達の問題が非常に幼い子供の運動発達にどのように影響するかという興味に変わりました。

Kolobeと元シカゴの同僚であるPeter Pidcoeは、SIPPC（「sip-see」）またはSelf-Initiated Prone Progressive Crawlerと呼ばれるスケートボードのようなデバイスを作成しました。本発明は、運動障害のある乳児が身を乗り出すことを学ぶことを可能にする。

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CPの子供の推定80〜90％がその状態で生まれており、医師はその原因を理解するためにまだ働いています。脳感染症、頭部外傷、その他の初期外傷など、さまざまな要因がCPの特徴である脳損傷につながる可能性があります。 KaraやKatieのような早産児もリスクの高いグループです。原因に関係なく、CPは常に筋肉制御に影響を与え、子供では、1歳以上になるまで診断されないことがよくあります。

その遅い診断の問題は、両親と医師が問題に気づくまでに、赤ちゃんはすでに動き方を学ぶ段階、すなわち、転がる、座る、cう、巡航する、および幼児を通過していることです。通常の3ヶ月の赤ちゃんのランダムなキックと小刻みの動きは、ウォーキングや鉛筆で書くなどの高度な運動能力につながる重要な神経接続を形成することにより、重要な仕事をしています。

赤ちゃんの手の届かないところにカラフルなおもちゃを置くだけで、通常は赤ちゃんに手を伸ばすように刺激し、その方向に潜り込もうとします。努力の結果、おもちゃに向かって動いたとき、彼は報われます。最終的に、より多くの練習で、赤ちゃんはおもちゃを素早く動かしてつかむことを学びます。なぜなら、彼の発達中の脳はそのスキルを制御する神経接続を強化するからです。

しかし、逆もまた真です。乳児の脳には、冷酷な「使用するか、または失う」という方針があります。赤ちゃんが動こうとしても目的の効果が得られない場合、脳は最終的にその運動経路を切り捨てます。 CPのある赤ちゃんは、しばしばその試みに失敗します。

コロベは、乳児との仕事を通じて、CPのリスクのある乳児が不必要に早期に負けているという懸念をますます強めました。 CPの幼児の運動療法には、タオルの上に置いて優しく引っ張るなどの受動的戦略が含まれます。しかし、子どもたちは自分自身を動かしていないので、それらの動きの経路はまだ強化されていません。 Kolobeはテクノロジーがソリューションを提供しなければならないと感じました。

「これらの乳児をサポートし、それらの乳児に対する制約を回避し、それでも乳児が自分自身を動かして探検できるようにする方法があるに違いないと思った」とコロベは言う。「私は、赤ちゃんの初期の独立した動きを活用し、それらを機能させ、機能的な使用に変換できるものが欲しかったのです。」

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2003年、コロベは、リッチモンドのバージニアコモンウェルス大学で特異な研究室を運営しているピドコーに頼りました。まだ存在しない治療ツールを作成するのに助けが必要なとき、人々は理学療法士でありエンジニアでもある彼に来ます。等しい部分のDoc BrownとダイヤルダウンされたTony Stark、PidcoeはVCUのWest Hospitalの地下のガレージにいじくり回しています。そこで、彼は電子疲労モニターからデバイスを作成して、義足への潜在的な足首の捻rainを予測しています。彼の研究室は、彼と大学院生が脳卒中患者の歩行訓練機として使用するために適合させた楕円形の機械のような、ワイヤー、モーター、コンピューターチップ、および改造された運動器具でいっぱいです。

Kolobeからの入力により、Pidcoeはアルゴリズムを作成し、乳児の小さなキックと体重移動に追加のブーストを与えることで反応するセンサーを備えた電動デバイスを構築しました。赤ちゃんはクッション付きボードの上に直接横たわり、柔らかいネオプレンのストラップで固定され、腕と脚はオンボードコンピューターに取り付けられたセンサーに接続します。 SIPPCの後のバージョンには、方向検知を微調整するためのセンサーが組み込まれたシャツである「オニージーモード」がありました。そのため、大きな力を生成できなかった赤ちゃんでさえ、前、横、または後ろの動きで補強されます。

「子供の腕と足の動きの洗練された測定があり、SIPPCはそれを使用して、私たちが報いたいパターンを特定します」とピドコーは説明します。「達成しようとしている活動に報酬を与えます。」

PidcoeとKolobeは2015年1月にSIPPCの特許を取得しました。（USPTO）

Pidcoeと彼の学生の一部は、9月26日と27日にアメリカ歴史博物館で開催されるスミソニアンイノベーションフェスティバルでSIPPCのデモを行います。スミソニアン協会と米国特許商標庁が主催するイベントでは、開発された新しい技術を紹介します独立した発明家や大学、企業、政府機関のその他の人々によって。

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オクラホマ州キャリュメットに住むエリスは、カラが治療機器としてのSIPPCの有効性をテストするために実行している新しい研究にカラを登録することができました。当初、Karaは参加する意欲のないまま、腹に横たわっていました。彼女は指をしゃぶり、母親とコロベが彼女を誘惑しようとするのを見ていた。

「彼女を動かすために、私たちは彼女の指を彼女の口から飛び出し、彼女は怒りました」とエリスは回想します。その後、おもちゃでカラの注意を引くことができました。彼女が初めて自分の物に手を伸ばしたとき、エリスとコロベは歓声を上げた。

「スイッチを入れました」とエリスは言います。「彼女は頭を向けて、「ああ、あなたはこれが好きですか？」その肯定的な反応は、彼女が自分で物事を始めることを学ぶのに本当に役立ちました。」

SIPPCの支援と強化により、Karaはクロールの方法を学びました。今日、妹のカラと一緒に就学前の現役の4歳であるKaraが歩き、話し、走ります。彼女は正式に理学療法から解放されました。エリスは、もしそれがSIPPCでなければ、カラの幼少期の小さな障害は克服するのが無限により困難であったと言います。

「たとえ小さな敵であっても、彼女は自分でそれをすることができなかったので、彼女はみんなに彼女のためにすべてをさせました」とエリスは言います。「誰もが少し違った考え方をしようとすれば、脳性麻痺への待ち合わせのアプローチは変わる可能性があります。早期の介入により、これらの赤ちゃんに早く脳を再配線させることができます。」

コロベも、非常に若い幼児でも潜在的な障害に直面して大きな利益を上げることができることを示すように駆り立てられています。

「これは、彼らが持っている小さな機能を活用して増やし、成功させるために起こりうることであり、それを可能にするのはテクノロジーだけです」と彼女は言います。「科学者として、答えられるべき質問が非常に多くあり、私たちはこれから学べることで表面をひっかいてさえいないと感じています。」