Rękawice z PB pokazują, jak trudne są codzienne czynności przy chorobie Parkinsona

Na pierwszy rzut oka wyglądają zwyczajnie. Wystarczy jednak założyć je na dłonie, by po chwili przekonać się, jak nieprzewidywalne potrafią stać się własne palce. W podlaskich szkołach ponadpodstawowych uczniowie próbowali napisać SMS-a, zawiązać sznurówki czy wykonać inne proste czynności, gdy ich ręce zaczynały drżeć w sposób wymuszony i trudny do opanowania. To nie była zabawa w „utrudnienia” – to symulacja objawów kojarzonych z chorobą Parkinsona, z którą w Polsce żyje około 100 tysięcy osób.

Za projektem stoją studenci z Koła Naukowego Alios na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Ich pomysł łączy konstrukcję mechatroniczną z edukacją przez doświadczenie: zamiast ograniczać się do slajdów i definicji, twórcy zaproponowali młodzieży spotkanie z problemem w praktyce – w kontrolowanych warunkach i z bezpieczną, technologiczną symulacją.

„Inżynieria uczy empatii” – od pomysłu do szkolnych warsztatów

Studenci podkreślają, że kluczem było dotarcie do wyobraźni młodych ludzi. Z ich obserwacji wynika, że kontakt z perspektywą osoby przewlekle chorej rzadko pojawia się w codziennych rozmowach nastolatków – a dopiero własne doświadczenie pozwala zrozumieć, jak duża różnica dzieli „wiem, co to jest” od „rozumiem, z czym to się wiąże”.

„Zdecydowaliśmy się na edukację przez doświadczanie, bo to bardziej trafia do wyobraźni młodych ludzi. Młodzież rzadko ma okazję zobaczyć świat z perspektywy osób przewlekle chorych. Moment, w którym uczeń zakłada naszą rękawicę i odkrywa, że najprostsza czynność staje się dla niego ogromnym wyzwaniem, to prawdziwe zderzenie z rzeczywistością. Taki eksperyment zostaje w pamięci na bardzo długo.”

Sergiusz Jakuszewicz, student studiów magisterskich na kierunku automatyka i robotyka na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, Koło Naukowe Alios

W projekcie ważne było także to, by od początku myśleć o odbiorcy – nie jako o „użytkowniku urządzenia”, ale o człowieku ze swoimi potrzebami i ograniczeniami. Ten wątek mocno wybrzmiewa w wypowiedziach zespołu związanego z inżynierią biomedyczną.

„Hasło 'inżynieria uczy empatii’ zrodziło się tak naprawdę z charakterystyki naszych studiów na inżynierii biomedycznej, gdzie przy projektowaniu urządzeń czy wymyślaniu konstrukcji należy pamiętać, że odbiorcą jest człowiek. Oprócz tego, że urządzenie musi być funkcjonalne, to także musi odpowiadać potrzebom ludzi. Chcemy pokazać młodym osobom, że inżynieria buduje świadomość, ucząc empatii, otwartości i zrozumienia.”

Amelia Jeneralczuk, studentka inżynierii biomedycznej I stopnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, Koło Naukowe Alios

Jak działają rękawice? Miniaturowe silniki i sterowanie bez kabli

Choć w szkolnej sali najważniejsze były emocje i refleksja, za kulisami kryje się dopracowana konstrukcja. Zespół musiał zbudować układ, który będzie powtarzalny, regulowany i jednocześnie możliwy do obsługi podczas zajęć. „Sercem” systemu jest Raspberry Pi 5 pełniący rolę serwera głównego. Za generowanie drżeń odpowiadają mikrosilniki wibracyjne kontrolowane przez mikroprocesory ESP32. Dzięki temu możliwe jest oddzielne sterowanie pracą poszczególnych elementów.

„Silniki są umiejscowione na dłoni i palcach. Dzięki możliwości sterowania oddzielnie każdym silnikiem, możemy nadać rękawicom odpowiednią częstotliwość oraz intensywność, co powoduje odzwierciedlenie bardziej rzeczywistego drżenia rąk.”

Dawid Pietrzykowski, student automatyki i robotyki II stopnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, współtwórca rękawic

Obsługa odbywa się przez dedykowaną aplikację webową. Komunikacja z rękawicami jest całkowicie bezprzewodowa: aplikacja wysyła do nich konkretne komendy, a urządzenia od razu przekładają je na pracę mikrosilników wibracyjnych. Dla prowadzących oznacza to możliwość płynnego dostosowania parametrów symulacji w trakcie zajęć, a dla uczniów – doświadczenie, które nie sprowadza się do jednego „efektu wibracji”, lecz pokazuje, jak złożone mogą być zaburzenia motoryczne.

10 spotkań, 4 szkoły i ponad 200 uczniów. Co działo się na warsztatach?

Projekt nie zakończył się na skonstruowaniu prototypu. Studenci przeprowadzili cykl zajęć w szkołach ponadpodstawowych w województwie podlaskim. W sumie zrealizowali 10 interaktywnych spotkań, a każde trwało 45 minut. Wzięły w nich udział 4 szkoły, a łącznie zaangażowano ponad 200 uczniów. Całe przedsięwzięcie – od prac konstrukcyjnych po gotowe zajęcia – powstało w ciągu 2 miesięcy.

Spotkania były zaplanowane tak, by połączyć wiedzę medyczną z praktycznym testem ograniczeń. Najpierw młodzież poznawała najważniejsze informacje o chorobie Parkinsona, a dopiero potem przechodziła do części warsztatowej, w której mogła sprawdzić, jak zmienia się wykonywanie prostych czynności, gdy pojawia się drżenie.

„W części teoretycznej przybliżyliśmy uczniom naturę choroby Parkinsona, jej objawy oraz metody leczenia. Z kolei podczas warsztatów młodzież mogła na własnej skórze doświadczyć drżenia parkinsonowskiego i przekonać się, jak ogromnym wyzwaniem staje się wykonywanie prostych, codziennych czynności pod wpływem symulowanych obciążeń.”

Alicja Choszczyk, studentka inżynierii biomedycznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej

W praktycznej części wykorzystywano nie tylko rękawice. Uczniowie zakładali również kamizelki obciążeniowe, które miały odzwierciedlać ogólne osłabienie organizmu. Organizatorzy prowadzili też badania ankietowe przed i po zajęciach – wyniki pokazały, że poziom empatii oraz wiedzy uczestników znacząco wzrósł.

• 10 interaktywnych spotkań po 45 minut
• 4 szkoły ponadpodstawowe w województwie podlaskim
• ponad 200 uczniów, którzy przeszli część teoretyczną i praktyczną

Grant, zarządzanie projektem i dalsze plany Koła Naukowego Alios

Studenci z Koła Naukowego Alios pozyskali finansowanie w ramach konkursu grantowego „Młodzieżowe Podlaskie Lokalnie”. Jak podkreślają, grant był nie tylko źródłem środków na komponenty, ale też sprawdzianem organizacyjnym: trzeba było zaplanować budżet, harmonogram, podzielić zadania w zespole i dopiąć formalności – a na koniec rozliczyć wykonane prace.

„Wsparcie grantowe to dla nas nie tylko środki, które pozwalają zakupić komponenty. To też swego rodzaju poligon doświadczalny, na przykład w dziedzinie zarządzania projektami, z którą rzadko mamy styczność na studiach. Musieliśmy się zgrać jako zespół, ustalić harmonogram prac, budżet, później trzymać się terminów i wyciągnąć wnioski z całego projektu i zdać sprawozdanie. Uczymy się dopełniania formalności w praktyce.”

Sergiusz Jakuszewicz, student studiów magisterskich na kierunku automatyka i robotyka na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, Koło Naukowe Alios

Powstały trzy prototypy rękawic i – jak zapowiadają twórcy – nie skończą jako uczelniane eksponaty odłożone na półkę. Zostały trwałym majątkiem Koła Naukowego Alios. Mają być wykorzystywane podczas Dni Otwartych Politechniki Białostockiej oraz Podlaskiego Festiwalu Nauki i Sztuki. Studenci chcą też przekazać projekt młodszym kolegom, by system był dalej rozwijany.

Nad pracami Koła Naukowego Alios czuwają opiekunowie z Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej: dr inż. Ewa Kulesza, dr hab. inż. Kanstantsin Miatluk, prof. PB, dr inż. Żaneta A. Mierzejewska. Zespół zapowiada, że rękawice mają nadal spełniać tę samą rolę: łączyć inżynierię z edukacją i pomagać zrozumieć, jak wygląda codzienność osób zmagających się z chorobą Parkinsona.