Spændende fremskridt inden for exoskeletter til mennesker med mobilitetsproblemer

Indførelsen af banebrydende teknologier har ført til hurtige forbedringer inden for teknik og sundhedsløsninger. En bemærkelsesværdig forbedring har været udviklingen af forskellige typer exoskeletter til at genskabe funktion og mobilitet hos mennesker med neurologiske lidelser som rygmarvsskader og slagtilfælde.De centrale teser:

• Mindre og lettere exoskeletter bidrager til effektiv bevægelse og forbedret stabilitet.
• Exoskeletter styret af kunstig intelligens vil føre til en bedre bevægelseskvalitet og gøre det muligt for brugeren at udføre så mange bevægelser som muligt.
• Exoskeletter med energihøstende egenskaber gør det muligt for brugeren at mobilisere sig, så længe han ønsker.

På trods af de fremskridt, der er gjort på dette område, er der altid plads til forbedringer. Med det i tankerne arbejder forskellige teams rundt om i verden på at udvikle exoskeletter, der er mindre og lettere, bruger kunstig intelligens og er selvforsynende.

Mobilitetsbegrænsninger kan være utroligt frustrerende og invaliderende for mennesker med visse neurologiske tilstande. Brugen af exoskeletter giver mulighed for mere bevægelse og uafhængighed. Læs videre for at finde ud af mere om de seneste fremskridt inden for exoskelet-teknologi.

Fra hårde til bløde robot-eksoskeletter

Den nuværende generation af exoskeletter består hovedsageligt af hardwarematerialer og stive strukturer. Mens det hårde exoskelet er anvendeligt i industrielle miljøer, og den stive struktur er nødvendig for at opretholde den strukturelle integritet, kommer det også med flere udfordringer. For eksempel bliver exoskeletter enorme og meget tunge, hvilket gør det vanskeligt for patienter med neurologiske lidelser at bruge dem effektivt. Derudover har det nuværende exoskelet biomekaniske afvigelser fra normal menneskelig anatomi. Det fører ofte til ergonomiske problemer (f.eks. dårlig kropsholdning), som kan øge risikoen for, at patienten udvikler medicinske problemer i forbindelse med lammelser i lemmerne (f.eks. lændesmerter).

Harvard Biodesign Lab har sammen med sine internationale samarbejdspartnere forsøgt at imødegå disse begrænsninger ved at udvikle en ny generation af bløde robot-eksoskeletter. Denne nye generation af exoskelet består af et elektrisk styret led, der er fastgjort til en blød støttemanchet, som er fastgjort til lemmet med nylonstropper. Det har også et integreret system af digitale sensorer og kameraer i høj opløsning, der sporer bevægelsens vej, effektivitet og hastighed. Dette system giver lægerne mulighed for at indsamle data, der kan overvåge patientens fremskridt under den fysiske genoptræning.

Andre fordele ved bløde robot-eksoskeletter inkluderer

• Lys
• Mindre størrelse
• Effektiv overførsel af bevægelse
• Effektiv mekanisk støtte
• Forbedret stabilitet under funktionelle opgaver

Det bløde robot-eksoskelet gennemgår i øjeblikket strenge tests og nye udviklinger og skulle være klar til brug i et rehabiliteringsmiljø i 2023.

Exoskeletter til energiproduktion

De nuværende aktive exoskeletmodeller drives af elektricitet eller et batteri. Selvom elektrisk drevne exoskeletter har en lang driftstid, er deres største begrænsning, at de kun kan bruges i trange rum, da de er forbundet til en strømkilde via kabler. Batteridrevne exoskeletter giver brugerne frihed til at bevæge sig, hvor de vil, men de har en relativt kort batterilevetid.

Yunde Shi og kolleger fra Southeast University i Kina forsøger at løse disse problemer ved at udvikle et let, blødt robot-eksoskelet med energihøstfunktioner. Enheden består af en hofteholder (hvor energiomformeren, batterierne og controlleren er fastgjort), et exoskelet til underekstremiteterne og transmissionskabler, der forbinder de to dele. Exoskelettet høster energi ved at omdanne den kinetiske energi, der genereres af leddenes bevægelse, til elektrisk energi, der driver det kontinuerligt, så længe brugeren er i bevægelse. Det giver brugeren mulighed for at bevæge sig, hvorhen han vil, over en længere periode. Foreløbige resultater viser, at brugen af dette exoskelet genererer 3,2 watt elektrisk strøm og reducerer aktiveringen af lårmusklerne med ca. 10 %. Samlet set øger det effektiviteten og bidrager til langsigtet bæredygtighed.

Exoskelet af kunstig intelligens

Et andet område, som udviklerne i øjeblikket fokuserer på, er at forbedre kvaliteten og øge antallet af bevægelser, som brugeren kan udføre naturligt ved hjælp af et exoskelet. De nuværende modeller af batteridrevne exoskeletter består af et fjernstyret ur, hvor brugeren vælger den type bevægelse, han vil udføre (fra en liste over forprogrammerede bevægelser), og dragten udfører så bevægelsen for ham. Hvis man f.eks. vælger at stå op, vil dragten automatisk hjælpe brugeren med at stå op. Denne model er begrænset, da brugeren ikke kan udføre bevægelser, der ikke er forprogrammeret i enheden.

AiBle-teamet arbejder på at overvinde disse begrænsninger ved hjælp af Brug af systemer med kunstig intelligens til at styre exoskeletter til at fikse. Projektet introducerer flere nye sensorer, der genkender bevægelsesintentioner og sender data til en cloud-baseret platform for at forbedre træningen af intelligente algoritmer. Efter vellykket træning udfører exoskelettet de bevægelser, som brugeren ønsker. Derudover måler exoskelettet det niveau af bevægelsesstøtte, som brugeren har brug for på forskellige stadier af den fysiske genoptræning. Denne funktion muliggør en gradvis og progressiv genoptræning, indtil patienten har nået et højere funktionsniveau.

Innovative exoskeletter løser mange af de presserende udfordringer, som mennesker med handicap ofte står over for. De dage, hvor en lammet person var dømt til livslang invaliditet, er langsomt ved at være fortid, og det er spændende. Løbende forbedringer bør yderligere forbedre patienternes funktionsevne, mobilitet og livskvalitet.

Kilde: Spændende exoskeletfremskridt for mennesker med mobilitetsproblemer | Health News (healthnews.com) (30.12.2022)