Ekscytujące postępy w dziedzinie egzoszkieletu dla osób mających problemy z poruszaniem się

Wprowadzenie przełomowych technologii doprowadziło do szybkiej poprawy rozwiązań inżynieryjnych i opieki zdrowotnej. Jednym z godnych uwagi ulepszeń było opracowanie różnych rodzajów egzoszkieletów w celu przywrócenia funkcji i mobilności osobom ze schorzeniami neurologicznymi, takimi jak uraz rdzenia kręgowego i udar.Główne tezy:

• Mniejsze i lżejsze egzoszkielety przyczyniają się do wydajnego ruchu i lepszej stabilności.
• Egzoszkielety kontrolowane przez sztuczną inteligencję doprowadzą do lepszej jakości ruchu i umożliwią użytkownikowi wykonywanie jak największej liczby ruchów.
• Egzoszkielety z możliwością zbierania energii pozwalają użytkownikowi mobilizować się tak długo, jak chce.

Pomimo postępów poczynionych w tej dziedzinie, zawsze jest miejsce na ulepszenia. Mając to na uwadze, różne zespoły na całym świecie pracują nad rozwojem egzoszkieletów, które są mniejsze i lżejsze, wykorzystują sztuczną inteligencję i są samozasilane.

Ograniczenia mobilności mogą być niezwykle frustrujące i wyniszczające dla osób z niektórymi schorzeniami neurologicznymi. Zastosowanie egzoszkieletów pozwala na większą swobodę ruchów i niezależność. Proszę czytać dalej, aby dowiedzieć się więcej o najnowszych osiągnięciach w technologii egzoszkieletów.

Od twardych do miękkich egzoszkieletów robotów

Obecna generacja egzoszkieletów składa się głównie z materiałów sprzętowych i sztywnych struktur. Podczas gdy twardy egzoszkielet ma zastosowanie w środowiskach przemysłowych, a sztywna struktura jest niezbędna do utrzymania jego integralności strukturalnej, wiąże się to również z kilkoma wyzwaniami. Na przykład, egzoszkielety stają się ogromne i bardzo ciężkie, co utrudnia ich efektywne wykorzystanie przez pacjentów ze schorzeniami neurologicznymi. Ponadto, obecne egzoszkielety mają biomechaniczne odchylenia od normalnej ludzkiej anatomii. Prowadzi to często do problemów ergonomicznych (np. niewłaściwej postawy), które mogą narazić pacjenta na większe ryzyko wystąpienia problemów medycznych związanych z paraliżem kończyn (np. ból dolnej części pleców).

Harvard Biodesign Lab, wraz ze swoimi międzynarodowymi współpracownikami, starało się zaradzić tym ograniczeniom poprzez opracowanie nowej generacji miękkiego egzoszkieletu robotycznego. Egzoszkielet nowej generacji składa się z elektrycznie sterowanego przegubu przymocowanego do miękkiego mankietu podtrzymującego, który jest przymocowany do kończyny za pomocą nylonowych pasków. Posiada również zintegrowany system czujników cyfrowych i kamer o wysokiej rozdzielczości, które śledzą ścieżkę, wydajność i prędkość ruchu kończyny. System ten umożliwia lekarzom gromadzenie danych, które mogą monitorować postępy pacjenta podczas rehabilitacji fizycznej.

Inne zalety miękkich egzoszkieletów robotycznych obejmują

• Światło
• Mniejszy rozmiar
• Wydajna transmisja ruchu
• Skuteczne wsparcie mechaniczne
• Zwiększona stabilność podczas zadań funkcjonalnych

Miękki egzoszkielet robotyczny jest obecnie poddawany rygorystycznym testom i nowym opracowaniom i powinien być gotowy do użycia w środowisku rehabilitacyjnym w 2023 roku.

Egzoszkielety do wytwarzania energii

Obecne modele aktywnych egzoszkieletów są zasilane energią elektryczną lub baterią. Chociaż egzoszkielety zasilane elektrycznie mają długi czas działania, ich głównym ograniczeniem jest to, że mogą być używane tylko w ograniczonych przestrzeniach, ponieważ są podłączone do źródła zasilania za pomocą kabli. Egzoszkielety zasilane bateriami oferują użytkownikom swobodę poruszania się w dowolnym miejscu, ale mają stosunkowo krótki czas pracy baterii.

Yunde Shi i współpracownicy z Southeast University w Chinach zajmują się tymi ograniczeniami, opracowując lekki, miękki egzoszkielet robota z możliwością zbierania energii. Urządzenie składa się z mocowania biodrowego (do którego przymocowany jest konwerter energii, baterie i kontroler), egzoszkieletu kończyny dolnej i kabli transmisyjnych, które łączą obie części. Egzoszkielet zbiera energię, przekształcając energię kinetyczną generowaną przez ruch stawów w energię elektryczną, która zasila go w sposób ciągły, dopóki użytkownik jest w ruchu. Pozwala to użytkownikowi na mobilność w dowolnym miejscu przez dłuższy czas. Wstępne wyniki pokazują, że korzystanie z tego egzoszkieletu generuje 3,2 wata mocy elektrycznej i zmniejsza aktywację mięśni ud o około 10 %. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększa to wydajność i przyczynia się do długoterminowego zrównoważonego rozwoju.

Egzoszkielet sztucznej inteligencji

Innym obszarem, na którym obecnie koncentrują się deweloperzy, jest poprawa jakości i zwiększenie liczby ruchów, które użytkownik może wykonywać naturalnie za pomocą egzoszkieletu. Obecne modele egzoszkieletów zasilanych bateryjnie składają się ze zdalnie sterowanego zegarka, w którym użytkownik wybiera rodzaj ruchu, który chce wykonać (z listy wstępnie zaprogramowanych ruchów), a następnie kombinezon wykonuje ruch za niego. Na przykład, jeśli użytkownik wybierze opcję stania, kombinezon automatycznie pomoże mu wstać. Ten model jest ograniczony, ponieważ użytkownik nie może wykonywać ruchów, które nie są wstępnie zaprogramowane w urządzeniu.

Zespół AiBle pracuje nad przezwyciężeniem tych ograniczeń poprzez Wykorzystanie systemów sztucznej inteligencji do sterowania egzoszkieletami naprawić . Projekt wprowadza kilka nowych czujników, które rozpoznają zamiar poruszania się i wysyłają dane do platformy opartej na chmurze w celu poprawy szkolenia inteligentnych algorytmów. Po udanym treningu egzoszkielet wykonuje ruchy zamierzone przez użytkownika. Ponadto egzoszkielet mierzy poziom wsparcia ruchowego, jakiego wymaga użytkownik na różnych etapach rehabilitacji fizycznej. Funkcja ta ułatwia stopniową i progresywną rehabilitację, dopóki pacjent nie osiągnie wyższego poziomu funkcjonowania.

Innowacyjne egzoszkielety rozwiązują wiele palących wyzwań, przed którymi często stają osoby niepełnosprawne. Czasy, w których sparaliżowana osoba była skazana na dożywotnią niepełnosprawność, powoli odchodzą w przeszłość, co jest ekscytujące. Ciągłe udoskonalenia powinny jeszcze bardziej poprawić zdolności funkcjonalne, mobilność i jakość życia pacjentów.

Źródło: Ekscytujące postępy w egzoszkielecie dla osób mających problemy z poruszaniem się | Wiadomości zdrowotne (healthnews.com) (30.12.2022)