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Spannende Exoskelett-Fortschritte für Menschen mit Mobilitätsproblemen

Die Einführung bahnbrechender Technologien hat zu schnellen Verbesserungen bei technischen und Gesundheitslösungen geführt. Eine bemerkenswerte Verbesserung liegt in der Entwicklung verschiedener Arten von Exoskeletten zur Wiederherstellung der Funktion und Mobilität von Menschen mit neurologischen Erkrankungen wie Rückenmarksverletzungen und Schlaganfall.Die zentralen Thesen:

  • Kleinere und leichtere Exoskelette tragen zu effizienter Bewegung und verbesserter Stabilität bei.
  • Von künstlicher Intelligenz gesteuerte Exoskelette werden zu einer besseren Bewegungsqualität führen und es dem Benutzer ermöglichen, so viele Bewegungen wie möglich auszuführen.
  • Exoskelette mit Energiegewinnungsfähigkeiten ermöglichen es dem Benutzer, sich so lange zu mobilisieren, wie er möchte.

Trotz der Fortschritte in diesem Bereich gibt es immer Raum für Verbesserungen. Vor diesem Hintergrund arbeiten verschiedene Teams auf der ganzen Welt daran, Exoskelette zu entwickeln, die kleiner und leichter sind, künstliche Intelligenz nutzen und sich selbst mit Strom versorgen.

Mobilitätseinschränkungen können für Menschen mit bestimmten neurologischen Erkrankungen unglaublich frustrierend und schwächend sein. Die Verwendung von Exoskeletten ermöglicht mehr Bewegung und Unabhängigkeit. Lesen Sie weiter, um mehr über die neuesten Fortschritte in der Exoskelett-Technologie zu erfahren.

Von harten bis zu weichen robotischen Exoskeletten

Die aktuelle Generation von Exoskeletten besteht hauptsächlich aus Hardwarematerial und starren Strukturen. Während das harte Exoskelett in industriellen Umgebungen anwendbar ist und die starre Struktur notwendig ist, um seine strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten, bringt es auch mehrere Herausforderungen mit sich. Exoskelette werden zum Beispiel riesig und sehr schwer, was es für Patienten mit neurologischen Erkrankungen schwierig macht, sie effektiv einzusetzen. Darüber hinaus weist das aktuelle Exoskelett biomechanische Abweichungen von der normalen menschlichen Anatomie auf. Dies führt häufig zu ergonomischen Problemen (z. B. schlechte Körperhaltung), wodurch ein Patient einem höheren Risiko ausgesetzt sein kann, medizinische Probleme im Zusammenhang mit einer Lähmung der Gliedmaßen zu entwickeln (z. B. Schmerzen im unteren Rückenbereich).

Das Harvard Biodesign-Labor hat zusammen mit seinen internationalen Mitarbeitern versucht, diese Einschränkungen durch die Entwicklung einer neuen Generation weicher Roboter-Exoskelette zu beseitigen. Dieses Exoskelett der neuen Generation besteht aus einem elektrisch gesteuerten Gelenk, das an einer weichen Stützmanschette befestigt ist, die mit Nylonbändern an der Extremität befestigt ist. Es verfügt außerdem über ein integriertes System aus digitalen Sensoren und hochauflösenden Kameras, die den Weg, die Effizienz und die Geschwindigkeit der Bewegung der Gliedmaßen verfolgen. Dieses System ermöglicht Ärzten, Daten zu sammeln, die den Fortschritt des Patienten während der körperlichen Rehabilitation überwachen können.

Zu den weiteren Vorteilen weichroboterhafter Exoskelette gehören:

  • Leicht
  • Kleinere Größe
  • Effiziente Bewegungsübertragung
  • Effektive mechanische Unterstützung
  • Verbesserte Stabilität bei funktionellen Aufgaben

Das weiche Roboter-Exoskelett wird derzeit strengen Tests und Neuentwicklungen unterzogen und soll 2023 in einem Rehabilitationsumfeld einsatzbereit sein.

Exoskelette zur Energiegewinnung

Aktuelle aktive Exoskelettmodelle werden mit Strom oder einer Batterie betrieben. Obwohl elektrisch betriebene Exoskelette eine lange Betriebszeit haben, besteht ihre Haupteinschränkung darin, dass sie nur auf engstem Raum verwendet werden können, da sie über Kabel mit einer Stromquelle verbunden sind. Batteriebetriebene Exoskelette bieten Benutzern die Freiheit, sich überall dort zu bewegen, wo sie möchten, aber sie haben eine relativ kurze Batterielebensdauer.

Yunde Shi und Kollegen von der Southeast University in China gehen diese Einschränkungen an, indem sie ein leichtes, weiches Roboter-Exoskelett mit Energiegewinnungsfähigkeiten entwickeln. Das Gerät besteht aus einer Hüfthalterung (an der der Energiewandler, die Batterien und der Controller befestigt sind), einem Exoskelett für die unteren Gliedmaßen und Übertragungskabeln, die die beiden Teile verbinden.Das Exoskelett gewinnt Energie, indem es die kinetische Energie, die durch die Bewegung seiner Gelenke erzeugt wird, in elektrische Energie umwandelt, die es kontinuierlich antreibt, solange der Benutzer in Bewegung ist. Dies ermöglicht es dem Benutzer, über einen längeren Zeitraum überall dort zu mobilisieren, wo er möchte. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung dieses Exoskeletts 3,2 Watt elektrische Leistung erzeugt und die Aktivierung der Oberschenkelmuskulatur um etwa 10 % reduziert. Insgesamt steigern diese die Effizienz und tragen zur langfristigen Nachhaltigkeit bei.

Exoskelett der künstlichen Intelligenz

Ein weiterer Bereich, auf den sich die Entwickler derzeit konzentrieren, ist die Verbesserung der Qualität und die Erhöhung der Anzahl der Bewegungen, die der Benutzer mit Hilfe eines Exoskeletts auf natürliche Weise ausführen kann. Die aktuellen Modelle batteriebetriebener Exoskelette bestehen aus einer ferngesteuerten Uhr, bei der der Benutzer die Art der Bewegung auswählt, die er ausführen möchte (aus einer Liste vorprogrammierter Bewegungen) , und der Anzug dann die Bewegung für ihn ausführt. Wenn Sie beispielsweise eine Stehoption auswählen, hilft der Anzug dem Benutzer automatisch beim Stehen. Dieses Modell ist eingeschränkt, da der Benutzer keine Bewegungen ausführen kann, die nicht im Gerät vorprogrammiert sind.

Das Team von AiBle arbeitet daran, diese Einschränkungen durch den Einsatz von Systemen der künstlichen Intelligenz zur Steuerung von Exoskeletten zu beheben . Das Projekt führt mehrere neuartige Sensoren ein, die die Bewegungsabsicht erkennen und Daten an eine Cloud-basierte Plattform senden, um das Training intelligenter Algorithmen zu verbessern. Nach erfolgreichem Training führt das Exoskelett Bewegungen aus, die der Benutzer beabsichtigt. Darüber hinaus misst das Exoskelett den Grad der Bewegungsunterstützung, den der Benutzer in verschiedenen Stadien der körperlichen Rehabilitation benötigt. Diese Funktion erleichtert eine abgestufte und fortschreitende Rehabilitation, bis der Patient ein höheres Funktionsniveau erreicht hat.

Innovative Exoskelette lösen viele der drängenden Herausforderungen, mit denen Menschen mit Behinderungen häufig konfrontiert sind. Die Zeiten, in denen ein Gelähmter zu lebenslanger Behinderung verurteilt wäre, gehören langsam der Vergangenheit an, und das ist aufregend. Die laufenden Verbesserungen sollen die Funktionsfähigkeit, Mobilität und Lebensqualität der Patienten weiter verbessern.

Quelle: Spannende Exoskelett-Fortschritte für Menschen mit Mobilitätsproblemen | Gesundheitsnachrichten (healthnews.com) (30.12.2022)

Tom Illauer

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