Støtten fra en exosuit har forskellig effekt på alle mennesker. Det har forskere nu været i stand til at bevise ved hjælp af et forskydningsbølgetensiometer.

Et hold forskere fra University of Wisconsin-Madison (UW) og Harvard University har brugt et shear wave tensiometer til at forstå, i hvilket omfang en exosuit giver en bruger målbar aflastning og fordele ved den mekaniske støtte. Sensoren er bærbar og leverer data i realtid. Med dens hjælp opdagede de, at det ikke er muligt at udvikle et standardiseret kontrolsystem til en exosuit, der fungerer for alle.

For at en exosuit skal fungere, skal den som regel tilpasses brugerens individuelle kropsbevægelser og aktiviteter i den virkelige verden uden for laboratoriet. Hvis der f.eks. skal gives støtte, når man går, skal støtten gives på det rigtige tidspunkt for at aflaste lægmusklerne og akillessenen. Det er dog ikke så let at forstå, hvor stor og præcis effekten er, beskriver forskerholdet i undersøgelsen "Modulation of Achilles tendon force with load carriage and exosuit assistance", som er offentliggjort i Science Robotics. For at gøre dette skal ændringerne i belastningen på muskel- og senevæv måles direkte under brug af exodragten.

Belastningsmålinger med forskydningsbølgetensiometer

For at opnå dette brugte forskerne et shear wave tensiometer, en bærbar sensor, der blev udviklet på UW tilbage i 2018. Sensoren anbringes på brugerens hud over en sene, så den behøver ikke at blive implanteret. Tensiometeret kan bruges til at bestemme senens styrke ved at måle ændringer i senens vibrationsegenskaber, som varierer, når senen belastes af bevægelse.

Forskerholdet testede sensoren på otte testpersoner. Forsøgsdeltagerne var sunde og raske unge voksne. Til at begynde med skulle de løbe på et løbebånd uden exosuit. De bar forskellige vægte i en rygsæk for at anstrenge sig. Ud over at måle flere biomekaniske parametre brugte forskerne et tensiometer til at måle belastningen på akillessenen. Som forskerne havde antaget, steg belastningen på senen for alle deltagere i takt med, at vægten i rygsækken steg.

Derefter spændte de testpersonerne fast i en støttende exosuit lavet af blødt tekstil og en aktuator til at støtte anklen og gentog testene. Forskerholdet fandt ud af, at resultaterne varierede meget: Nogle af deltagerne oplevede en kraft på akillessenerne, som om de ikke havde en rygsæk på, mens belastningen for andre kun ændrede sig lidt.

Tilpasning

Dylan Schmitz, ph.d.-studerende og medforfatter til undersøgelsen, tilskriver dette de individuelle fysiske forskelle mellem mennesker. Hver person reagerer forskelligt på den eksternt tilførte gangstøtte. "Så vi kan ikke gå ud fra, at der findes et standardiseret kontrolsystem til en exosuit, som fungerer for alle," siger han. For at en exosuit kan skabe de ønskede biomekaniske ændringer, er det nødvendigt med præcis tilpasning afhængigt af brugeren og det miljø, hvor støtten skal gives. Tensiometeret kan derefter bruges som et værktøj til at udføre de tilsvarende målinger. Det gør det muligt at tilpasse styringen af exodragterne, "så de fungerer effektivt for individuelle brugere i forskellige miljøer".

Kilde: Målt: Exodragter fungerer ikke lige godt for alle | heise online (07.12.2022)