Экзоскелеты в медицине реферат

Обновлено: 03.07.2024

Характеристика разработки действующих активных типов экзоскелетов. Главная особенность конструкции для облегчения ходьбы, бега и прыжков. Медицинские устройства для реабилитации больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и локомоторных функций.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	доклад
Язык	русский
Дата добавления	08.11.2015
Размер файла	23,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Украины

Киевский национальный торгово-экономический университет

Экзоскелет

Станищук В.А

Матусова. Е.М

Экзоскелемт (от греч. Эощ -- внешний и укелефпт -- скелет) -- устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счёт внешнего каркаса.

Первые чертежи прототипа активного силового экзоскелета был зарегистрировать в США в 1868.

Разработки действующих активных типов экзоскелетов начались более полувека назад.

Первый экзоскелетон был создан совместно General Electric и United States military в 60-х годах ХХ века и назывался Hardiman. Механизм мог поднимать 110 кг при усилии, применяемом при подъеме 4,5 кг. Однако он оказался непрактичным из-за значительной массы в 680 кг и походил больше на огромного робота-погрузчика. Однако до появления экзоскелета в его современном понимании оставалось совсем немного.

Первый шагающий активный экзоскелет был создан в 1969 г. под руководством югославского и сербского ученого, специалиста в области биомеханики и робототехники, Миомира Вукобратовича в институте им. Михаила Пупина в Белграде. Данный экзоскелет разрабатывался для медицинских целей и предназначался для реабилитации людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. В 1972 -- 1974 годах разработанный в Белграде экзоскелет был передан российским ученым из НИИ Механики МГУ на исследование и дальнейшую доработку. В то же время проходили и его клинические испытания в Центральном Государственном Институте Ортопедии и Травматологии.

С 80-х годов 20-го века в США компания Sarcos начала работы по созданию действующего прототипа экзоскелета. В последствии, эта компания была выкуплена американской компанией Raytheon, одним из крупнейших поставщиков военного ведомства США.

С начала 2000-х годов Агентство научно-исследовательских работ США (Darpa) финансирует программы по созданию экзоскелета, повышающего грузоподъёмность и скорость передвижения солдат с полной боевой выкладкой, которые ведутся в интересах гигантов военно-промышленной индустрии США, таких как Raytheon и Lockheed Martin.

На сегодняшний день проекты экзоскелетов для военного применения HULC (DARPA, Калифорнийский университет в Беркли, Lockheed Martin) и XOS Exoskeleton (DARPA, Sarcos, Raytheon) по заявлениям американской прессы доведены до этапа подготовки к производству, а в открытых источниках доступны видеоролики с демонстрацией действующих образцов.

Также разработаны медицинские экзоскелеты для реабилитации больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и локомоторных функций. На данный момент есть действующие образцы экзоскелетов, некоторые из них уже имеют серийное производство, хотя большинство медицинских экзоскелетов находятся ещё на стадии клинических испытаний.

Аппарат для облегчения ходьбы и бега

Патент N 406/328 от 2 июля 1889 года

Основа аппарата -- стальной поршень с системой пружин, закрепленной на ноге. Аппарат имеет крепления для подошвы и тазобедренного сустава. При сгибании ноги в колене пружины сжимаются, а потом с силой распрямляются, помогая ноге сильнее оттолкнуться от земли.

Аппарат для облегчения ходьбы, бега и прыжков

Патент N 420/178 от 28 января 1890 года

Модификация аппарата для ходьбы и бега, где главным механизмом является дуговая пружина, которая соединяется с подвижной подошвой и плотно прикрепляется к плечам. "При сгибании ноги,-- говорится в патенте,-- дуга немного сгибается, после чего она распрямляется и пользователь подпрыгивает".

Аппарат для облегчения ходьбы, бега и прыжков

Патент N 420/179 от 28 января 1890 года

Модификация похожего аппарата с дуговой пружиной. Только в данном случае балка крепится не к плечам, а к поясу человека. Предусмотрены также специальные поручни для поддержания рук человека во время длительной ходьбы.

Аппарат для облегчения ходьбы, бега и прыжков

Патент N 438/830 от 21 октября 1890 года

Устройство для совершения прыжков, состоящее из системы пружин, стальной рамки, предназначенной для крепления к ноге, и подвижной основной платформы с подошвой. Человек надавливает ногами на основную платформу, и сила пружин придает ему обратный импульс.

Аппарат для облегчения ходьбы, бега и прыжков

Патент N 440/684 от 18 ноября 1890 года

Аппарат, использующий ранцевый накопитель жидкости: сначала при помощи поршней, закрепленных на бедрах, жидкость накачивается в ранец, после чего сообщает ускорение самому поршню. Для стабилизации ширины шага используются система эластичных жгутов, соединяющих ступни.

Первый экзоскелет

Сначала -- немного истории. Как и многие изобретения, экзоскелет пришел к нам из военной сферы. Первый образец был разработан General Electric и армией США в 1960-е годы. Внушительно выглядит, не правда ли? Усилия, которые вы применяете при подъеме четырех с половиной килограммов, он трансформировал в 110 кг при усилии, применяемом при подъеме 4,5 кг.. экзоскелет конструкция реабилитация больной

Но у него было два минуса: это вес в 680 кг и невозможность сверить движение с движением человека. То есть он обратную связь после начала движения от человека не получал. Любая попытка использования полного экзоскелета заканчивалась интенсивным неконтролируемым движением, в результате чего никогда не проверялся с человеком внутри. Дальнейшие исследования были сосредоточены на одной руке. Хотя она должна была поднимать 340 кг, её вес составлял три четверти тонны, что в два раза превышало подъемную мощность. Без получения вместе всех компонентов для работы практическое применение проекта Hardiman было ограничено.

Экзоскелет ReWalk, разработанный ReWalk Robotics, позволяет парализованным людям ходить. Новая система, по словам исследователей, может применяться пациентами в повседневной жизни.

Медицынский экзоскилет:

Медицинский экзоскелет обязательно в скором будущем получит свое признание. Современные инновационные разработки роботов для инвалидов и экзоскелетов для людей с ограниченными возможностями, могут существенно облегчить жизнь людям, у которых есть физические отклонения. Разработкой экзоскелетов инвалидов занимаются ученые в разных странах мира, и пусть пока купить экзоскелет, обыкновенному обывателю не представляется возможным, в этом направлении уже сделаны важные шаги. Не смотря на первоначальную цель применения экзоскелетов, направленную на военные разработки, сегодня задача создания экзоскелетов переориентирована в мирное русло. Медицинский экзоскелет -прогрессивная разработка ученых, созданная для людей с ограниченными возможностями. Важно понимать, что созданные роботы и приборы для инвалидов на базе разработанных экзоскелетов, ставят на новый уровень жизнь людей с ограниченными возможностями.

В современном обществе большое внимание уделяется жизни не только людей с развитыми физическими способностями, но и людей, имеющих родовую или приобретенную в течение жизни физическую травму, которая несет отпечаток на нормальном существовании в социуме. Для создания равных прав сущестования в социальной и бытовой средах, созданы различные приспособления для инвалидов. Такие как специальные лифты и эскалаторы, механизмы в автомобильном и железнодорожном транспорте, все нацелено на то, чтобы у человека не было проблем с перемещением и проживанием. Приспособления для инвалидов имеют широкое массовое применение во всех цивилизованных странах мира. Для людей не имеющих возможности самостоятельно двигаться разработан медицинский экзоскелет, который помогает больному передвигаться. Для достойного существования человека, важно помнить, что вокруг существуют люди, которые ограничены физически. Передовые разработки экзоскелетов для инвалидов обязаны помочь сделать их жизнь менее зависимой от физических особенностей. Понимая всю важность создания и развития экзоскелетов, необходимо сделать всё, чтобы купить экзоскелет мог любой нуждающийся.

Япония:

Всем нам не редко приходится видеть на улице людей, передвигающихся в инвалидных колясках. В качестве одного из возможных вариантов решения этой проблемы, является использование экзоскелета.

Сам по себе экзоскелет - это является сложное электронно-механическое устройство, имеющее внешний вид каркаса, закрепляемого поверх тела человека. После того, как экзоскелет задействован, изначальная мускульная сила человека возрастает многократно благодаря использованию внешних электроприводов самого экзоскелета. При использовании подобного устройства, человек может поднимать и переносить грузы, которые без помощи экзоскелета он бы и сдвинуть с места не мог.

Японская компания Cyberdyne, которую нередко интересует на качественный профиль металлический цена, разработала специальный экзоскелет HAL, Hybrid Assistive Limb. Еще в 2005 году, был представлен прототип, который монтировался только на ноги и предназначался для людей, испытывающих проблемы опорно-двигательной системой.

Этот экзоскелет улавливал и преобразовывал электрические сигналы при помощи которых мозг человека управляет мышцами ног, превращая эти мысли в движения. Устройство полностью автономно и работает на аккумуляторах, заряда которых хватает на 2,5 часа непрерывной ходьбы. Вес экзоскелета только лишь для ног, составлял 15 килограмм.

Затем в 2009 году, был представлен прототип “полной” версии экзоскелета. В своей полной версии, где не только ноги, но так же спина и руки были охвачены экзоскелетом, составляет 23 килограмма. Данный “полный вариант” экзоскелета предоставляет человеку, который находится в нем, поднимать тяжести до 100 килограмм. При этом, человек практически не ощущает вес поднятого им груза поскольку он весь компенсируется сервоприводами экзоскелета. Так же, мощности экзоскелета хватает и на то, что бы человек с поднятым грузом мог свободно идти.

Максимальным показателем функциональности данного экзоскелета может являться факт того, что 43-х летний японце Сэйдзи Утида, который до этого не мог самостоятельно передвигаться, используя возможности экзоскелета HALподнялся на вершину горы Брейтгорн, которая находится в швейцарских Альпах. При этом, путь на вершину в 4,5 километра и для здорового человека достаточно непрост, а тут его совершил человек который самостоятельно передвигаться не мог.

Экзоскелет для медсестры

Кому, как не японцам, придумывать экзоскелеты для заботы о пожилых? Только в этом случае это забота и о молодых - о медсестрах, которым приходится поднимать и перекладывать пациентов. Предназначение такого экзоскелета, как и робота Ribo, в перекладывании.

Power Assist Suit в Японии представили в 1990-х годах.

Позже в Японии представили HAL - киберкостюм-экзосклеет. Изначально он предназначен именно для поднятия и перемещения пациенов. Кроме того, он мог помогать пожилым людям и инвалидам самостоятельно передвигаться.

Первый доступный по цене роботизированный экзоскелет серийного производства от компании Panasonic поступит в продажу в следующем году. За 500,000 йен (приблизительно 5,000 долларов) это механические сооружение, покрывающее все тело, позволит вам поднимать объекты до 100 кг и передвигаться со скоростью 8 км/ч. Несмотря на то, что это устройство может быть гордостью любой коллекции одежды, будет ли оно приносить прямую практическую пользу или его станут приобретать, в основном, редкие ценители или теоретики, которые будут использовать его лишь в качестве основы для проведения экспериментов?

Activelink, дочерняя организация компании Panasonic, осуществляющая разработку костюма, планирует выпустить первую стартовую серию из 1000 экзоскелетов в 2015 году. Набор литий-ионных батареек в качестве питающего устройства позволяет использовать устройство по общему назначению в течение нескольких часов. Можно предположить, что такое использование будет включать в себя привычную для экзоскелетов деятельность - вроде переноски снаряжения. Однако если достаточное количество дизайнеров приобретут данное устройство, которое можно модифицировать и носить на себе, у устройства может появиться несколько интересных сфер применения.

Данное обстоятельство вызывает сожаление, поскольку интерфейс устройств от компании CNC с силой сжатия, равной тоннам давления, работающий с точностью в тысячные дюймов, совершающий десятки тысяч оборотов в минуту при мощности 20 лошадиных сил, обладающий угловым позиционированием в несколько десятых градуса, может оказаться чертовски полезным. После подключения механических рабочих частей робота одной из основных проблем будет являться система осуществления контроля. Несмотря на то, что к чемпионату мира 2014 года у нас будет роботизированный экзоскелет, способный совершить первый удар по мячу, осуществление взаимодействия между нервной системой человека и экзоскелетом будет затруднительно. Можно представить себе переносные 3D принтеры, позволяющие превращать ментальное изображение непосредственно в физический носитель, однако они по-прежнему остаются на уровне фантастики.

На данный момент Panasonic старается найти партнеров среди компаний, которые могут распространить костюм среди большого количества людей. Предполагается заключение арендных договоров, аналогичных тем, что подписывала компания Segway, так что в ближайшем будущем мы сможем протестировать такого робота в любом местном супермаркете. Однако все еще не утихают споры относительно того, будет ли костюм лишь навороченной игрушкой или попадет в известнейшие каталоги механизмов на каждый день.

В Японии представили экзоскелет, который смогут использовать спасатели для работы на АЭС в Фукусиме. Модель создана на базе экзоскелета HAL, разработанного несколько лет назад специалистами университета Цукуба.

Мягкие экзоскелеты

Инженеры института Висса (Гарвардский университет) по заказу агентства оборонных проектов (DARPA) разработали и испытали прототип экзоскелета на мягкой основе,

В последнее время учёные стараются разрабатывать экзоскелеты, которые будут полезны в реабилитации и смогут вернуть пациентам (в том числе и инвалидам) возможность нормально двигаться. Основная проблема заключается в том, что большинство экзоскелетов изготовлены из жёстких и малоподвижных материалов, что само по себе сковывает движения и уступает по манёвренности здоровым частям тела. Команда американских учёных разработала "мягкий" экзоскелет, конструкция которого копирует мышцы, сухожилия и связки человеческого организма.

Ортопедическое устройство было создано благодаря сотрудничеству исследователей из университета Карнеги-Меллон (Carnegie Mellon University), Гарвардского университета (Harvard University), университета Южной Калифорнии (University of Southern California), Массачусетского технологического института (MIT) и разработчика носимых датчиковBioScience. Оно включает в себя гибкие искусственные мышцы, лёгкие сенсорные датчики и управляющее программное обеспечение. Изготовлен аппарат из мягкого эластичного полимера.

Гибкий экзоскелет, повторяющий биомеханику ноги человека, может быть перспективным направлением в этой области. Ведь железки вокруг ноги явно уступают здоровым частям тела по маневренности.

Сразу несколько университетов и разработчик носимых датчиков BioScience разрабатывают вот эту “накладку” с искусственными мышцами, датчиками и прогаммным обеспечением. Здесь видны и искусственные сухожилья, и искусственные мышцы, протянутые с внешней части ноги.

Большая сложность состоит именно в гибкости: ведь поэтому способы контроля, то есть датчики, должны отличаться особой точностью.

Такое оборудование поможет не только людям с нарушениями подвижности стопы и голеностопа (пока только там работает устройство), но в дальнейшем может быть использовано в других областях -- на руках, например.

На этом видео хорошо видны искусственные мышцы, а также показаны сенсоры, используемые в этом мягком экзоскелете.

В настоящее время прототип можно носить лишь на нижней части ноги, биологическая структура которой кропотливо воспроизведена в устройстве. Три его цилиндрических искусственных мышцы соответствуют мышцам передней части голени, и одна - задней. Искусственные сухожилия (стальные кабели) протянуты от концов этих мышц вниз к стопе и служат для перемещения лодыжки.

Подвижность обеспечивается благодаря гибким материалам, но гибкость представляет определённую проблему: такое устройство гораздо тяжелее контролировать, чем экзоскелет из привычных жёстких материалов. Поэтому и датчики здесь должны быть чувствительнее, и способы контроля более точными.

Лабораторные тесты показали, что устройство в состоянии передвигать лодыжками испытуемых в достаточном для нормальной ходьбы 27-градусном диапазоне движения.

В настоящий момент учёные пытаются усовершенствовать конструкцию так, чтобы пациентам с реальными проблемами подвижности было удобнее носить аппарат. Кроме того, изобретателям ещё предстоит убедиться в безопасности устройства. Ведь малейшее нарушение в работе устройства может привести к тому, что человек упадёт.

Хотя нынешняя версия "экзоскелета" предназначена для использования людьми с нарушениями подвижности стопы и голеностопного сустава, разработчики в дальнейшем планируют использовать свои аппараты и в других областях, например, для улучшения подвижности суставов рук.

Подобные документы

Выбор материала зубчатых колес и подшипников. Особенность вычисления допускаемых напряжений. Построение компоновочной схемы постановки редуктора. Разработка конструкции корпуса. Конструирование смазочных узлов. Основной расчет шпоночных соединений.

курсовая работа [550,3 K], добавлен 15.04.2019

Литературный обзор типовых аппаратов для заморозки мелкоштучных изделий. Изучение конструкции, режима и принципа действия аппарата. Расчет основных параметров устройства, по которым начерчена принципиальная схема хладонового скороморозильного аппарата.

курсовая работа [2,0 M], добавлен 17.08.2014

Методы консервирования продуктов питания. Критерии выбора аппарата для замораживания. Техническая характеристика флюидизационных аппаратов большой производительности. Выбор режима холодильной обработки. Описание устройства и принципа действия аппарата.

курсовая работа [3,2 M], добавлен 28.11.2011

Определение тепловой нагрузки аппарата, расхода пара и температуры его насыщения, режима теплообменника. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления. Подсчет расходов на приобретение, монтаж и эксплуатацию теплообменного аппарата.

курсовая работа [544,4 K], добавлен 28.04.2015

Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата. Определение коэффициента теплопередачи бойлера-аккумулятора. Расчет патрубков, толщины стенки аппарата, днищ и крышек, изоляции аппарата. Контрольно-измерительные и регулирующие приборы.

Экзоскелет для инвалидов, представляет собой роботизированный аппарат, который применяется для нижних конечностей. Он производится из специального материала, сочетающего в себе легкость и прочность.

Экзоскелеты в медицине

Как работает экзоскелет

Главным условием для применения в реабилитации экзоскелетов является наличие каких-либо остаточных двигательных функций в ногах или импульсов, с которыми аппарат сможет работать. Специалисты проводят предварительную оценку возможности применения экзоскелета с помощью современных методов диагностики. В каждом конкретном случае использование этого метода эффективно может применяться при довольно широком спектре заболеваний:

инсульт;
травма спинного мозга;
рассеянный склероз;
черепно-мозговая травма;
нервно-мышечные заболевания;
мышечная дистрофия;
нейродегенеративные заболевания.

Согласно последним данным исследования и широкому клиническому опыту, у большинства пациентов с наличием травматической болезни спинного мозга, максимальный эффект от использования экзоскелетов для спины наблюдается в течение 1-3 месяцев. Главной целью такой реабилитации является увеличение мышечной массы на нижних конечностях, а также улучшение навыков ходьбы. Научные медицинские исследования показали следующие улучшения при использовании экзоскелетов для нижних конечностей:

снижение потребности в использовании вспомогательных средств;
увеличение скорости ходьбы;
уменьшение спастики;
улучшение чувствительности;
увеличение мышечной массы на нижних конечностях;
сокращение времени реабилитации;
реактивация затронутых отделов мозга;
уменьшение нейропатических болей.

Экзоскелет. Реабилитация в Юсуповской больнице

Организм человека устроен таким образом, что любое движение осуществляется с помощью сигналов и импульсов, которые головной мозг посылает с помощью периферической и центральной нервной системы. При наличии различных травм и заболеваний, прохождение этих сигналов становится затруднительным, и они доходят в ослабленном виде или не доходят вовсе. Это очень затрудняет или делает вообще невозможным выполнение любого движения. Действие медицинского экзоскелета направлено на то, чтобы эти ослабленные сигналы головного мозга уловить и усилить, а также поддержать выполнение движения. То есть, пациент сам инициирует движение, выполняя его при поддержке устройства экзоскелета. Таким образом, восстанавливается, тренируется и создаётся бесперебойная обратная связь сигналов головного мозга и движений.

Реабилитация с помощью использования пассивного экзоскелета подходит пациентам как в хроническом периоде, так и в остром. Специалисты Юсуповской больницы утверждают, что самым главным и важным условием для прохождения успешной реабилитации на экзоскелете для инвалидов является наличие остаточного прохождения импульсов в ноги, которые сможет поддержать устройство экзоскелет. Перед назначением использования экзоскелета, специалисты Юсуповской больницы проведут оценку прохождения импульсов. Врач подберёт необходимую модель, основываясь на данных диагностики. На современном рынке представлен широкий выбор российских экзоскелетов. Цены на экзоскелет в России начинаются от 6 млн рублей. В Москве экзоскелет можно приобрести в ортопедическом магазине. Записаться на приём к специалисту, чтобы подобрать экзоскелет, можно круглосуточно по телефону Юсуповской больницы.

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

До сих пор экзоскелеты в медицине использовались для восстановления после травм и при параличах. Калифорнийский стартап Superflex придумал создать экзоскелет для пожилых людей, которым трудно совершать прогулки просто из-за старости. Он помогает не только ходить, но и совершать различные действия – вставать, поднимать руки и ноги и так далее. Экзоскелет оборудован набором сенсоров, которые улавливают положение и движения тела и предугадывают, что именно хочет сделать владелец. Поставки экзоскелетов Superflex начнутся не раньше 2018 года.

2016. Первый в мире экзоскелет для помощи парализованным детям

Испанский стартап Marsi Bionics представил первый в мире экзоскелет для помощи детям со спинальной мышечной атрофией. Экзоскелет предназначен для детей в возрасте от трех до 14 лет. Его планируется использовать как для возвращения мобильности в повседневной жизни, так и для реабилитации пациентов в стационаре. Конструкция массой 12 килограммов сделана из титана и алюминия.

Она состоит из закрепляемых на ногах и туловище стержней (ортозов), подвижно соединенных в области суставов, электромоторов (по пять на каждую ногу), датчиков положения и движения, рассчитанного на пять часов работы аккумулятора и управляющего контроллера. Прибор способен самостоятельно настраивать свою жесткость в соответствии с состоянием пациента.

2015. ЭкзоАтлет – российский экзоскелет

Экзоскелет, созданный в Сколково – ЭкзоАтлет – предназначен для вертикализации и ходьбы пациентов с нарушением опорно-двигательных функций нижних конечностей (например, с повреждениями спинного мозга, ДЦП и другими неврологическими нарушениями). Система управления экзоскелетом построена на сигналах силомоментных датчиков, данных электромиограммы и головного мозга. Также используется голосовое управление.

С помощью ЭкзоАтлета пациенты получают возможность ходить, подниматься и спускаться по лестницам, садиться и вставать без посторонней помощи. В результате вертикализации и ходьбы у пациентов нормализуется артериальное давление, улучшается вентиляция легких, предотвращается дегенерация мышечных и костных тканей, повышается подвижность суставов, уходят инфекции мочевых путей. Сейчас уже начинаются клинические испытания ЭкзоАтлета на базе РНИМУ имени Н.И. Пирогова.

2015. Экзоскелет, который работает без батареек и моторов

Экзоскелеты, которые начинают использоваться в медицине для реабилитации после инсульта, травм позвоночника и других серьезных повреждений, обычно имеют в своем устройстве источник энергии и несколько моторов, которые помогают человеку двигаться, затрачивая меньше усилий. Однако, сам источник энергии и моторы значительно утяжеляют конструкцию. Команда разработчиков из университета Северной Каролины придумала экзоскелет для голени, который работает без батареек и без моторов.

Они обнаружили, что мышцы голени работают не как моторы, а как пружины, и создали аналог костно-мышечного корсета голени, который одевается на ногу и снижает нагрузку примерно на 7%. Насколько это значительно? Представьте, что вы несете 5-киллограмовый рюкзак, а одев экзоскелет – как будто снимаете его и идете на легке.

2014. Экзоскелет Ekso помогает восстанавливаться после инсульта

Американская компания Ekso Bionics начала производить экзоскелеты еще в 2011 году, и уже добилась большого прогресса в развитии своих технологий. Экзоскелеты Ekso могут легко подстраиваться под конкретного человека и программироваться под его потребности/проблемы. Более того, экзоскелет может динамически определять необходимые усилия для поддержки, причем они могут отличаться для правой и левой ноги.

Пока Ekso успешно используется в больницах для восстановления от инсульта и других нервных болезней и травм. Согласно недавнему исследованию, он почти в 2 раза ускоряет темпы восстановления подвижности пациентов. А в недалеком будущем Ekso Bionics обещает выпустить экзоскелет для домашнего использования, в котором даже можно будет водить машину.

2014. Экзоскелет ReWalk позволяет ходить … снова

Израильская компания ReWalk Robotics получила сертификацию американского регулятора FDA на выпуск и продажу своего экзоскелета ReWalk. ReWalk состоит из моторизированного каркаса, который носится поверх одежды, компьютерной системы управления и датчиков движения. Вся эта система позволяет парализованному человеку сидеть, стоять, ходить и даже подниматься по лестнице.

Экзоскелет можно адаптировать под нужный размер и вес пациента и некоторые другие параметры. Впервые модель была доработана ещё в 2012 году Великобритании и внедрена в клиническую практику по всей Европе. Получение разрешение от американского FDA — огромный успех для компании, означающий выход на широкий рынок.

2014. Видео: Парализованный человек в экзоскелете сделал первый удар на Чемпионате мира 2014

Как мы и анонсировали ранее, (парализованный) бразильский паренек Пинто открыл Чемпионат мира по футболу, сделав первый удар по мячу. А помог ему в этом экзоскелет, созданный в Duke University (США). Управление экзоскелетом осуществляется при помощи шлема, считывающего сигналы головного мозга. На видео показано, как Пинто тренировался управлять своим роботизированным телом в течении нескольких месяцев.

2014. Чемпионат мира по футболу откроет парализованный парень в экзоскелете

Возможно, уже скоро инвалидные коляски станут пережитком прошлого. На их место придут экзоскелеты, которые позволят парализованным людям ходить, управляя своими ногами силой мозга. Планируется, на чемпионате мира по футболу, который пройдет этим летом в Бразилии, первый удар по мячу сделает парень с роботизированными ногами. Экзоскелет для этого мероприятия готовят в Duke University (США).

Управление экзоскелетом осуществляется при помощи шлема, считывающего сигналы головного мозга. Для участия в открытии отобрано девять человек: всех научат пользоваться экзоскелетом, трое из них попадут на церемонию, и только один совершит удар по мячу.

2014. Видео: Экзоскелет, имитирующий работу мышц ноги

Экзоскелеты могут использоваться не только для увеличения силы человека (как в фантастических фильмах), но и для реабилитации пациентов, ослабленных травмой или болезнью. Мы уже рассказывали о экзоскелетах Honda, которые напоминают ноги робота. А вот команда разработчиков из американского института Carnegie Mellon решила сделать экзоскелет похожим не на робота, а на естественную мышечную систему человека.

Основой их экзоскелета являются четыре искусственных пневматических мышцы (такие же, как в голени человека) и носок, который надевается на ступню. В поверхность пластиковых мышц встроены тензометрические датчики, измеряющие их растяжение/положение. И микропроцессор на основании сигналов этих датчиков управляя микронасосами, сокращает искусственные мышцы и помогает человеку сгибать ногу. Как это работает – смотрите на видео:

2013. Honda производит экзоскелеты и гаджеты для облегчения ходьбы

После многих травм и болезней человеку важно побыстрее начать ходить, т.к. организму для восстановления необходима тренировка. Обычно для помощи в ходьбе используют костыли и ходунки, но это не очень-то удобно и полезно. Автомобилестроительный гигант Honda разработал для этой цели более современные приспособления.

Недавно он выпустил (для японских госпиталей) первую партию гаджетов Walking Assist Device, которые помогают ходить людям с ослабевшими мышцами ног. Гаджет весит всего 2.5 кг. Он цепляется на пояс и с помощью ремней подтягивает бедра вверх и задает оптимальный ритм ходьбы. Причем, это не первое изобретение Honda для помощи в ходьбе. Четыре года назад компания представила экзоскелет, который не только помогает ногам двигаться, но и поддерживает на себе вес тела.

С технологией ExoAtlet я столкнулся на личном опыте после трудоустройства в Реабилитационный Центр Лесной под Новосибирском. Должен сказать, что она на меня произвела впечатление как в профессиональном, так и в личном плане. Так же, радует возможность сменить карьерный вектор и начать работать в медучреждении, предоставляющем такие широкие перспективы для реабилитации пациентов с нарушениями движения. Возможно, эта статья покажется немного сумбурной. Потому что в ней я буду чередовать и методический материал, и личные впечатления. А так же опишу практический опыт реабилитации пациентов при помощи экзоскелета. Но, в любом случае, основную идею постараюсь донести обязательно. Я хочу рассказать об этой технологии, показать ее возможности. Ну и так же показать, что такие возможности реабилитации доступны гораздо большему количеству пациентов чем кажется. Приступим.

Технология ExoAtlet (экзоскелет) — когда ее необходимо применять

По большому счету, применять технологию можно при всех нарушениях движения в нижних конечностях. Причины нарушения движений могут быть разными, но их необходимо учитывать. В частности, экзоскелет рекомендован пациентам:

с последствиями инсульта
со спиномозговой травмой
с рассеяным склерозом
перенесшим черепно-мозговую травму
ДЦП
после эндопротезирования коленных и тазобедренных суставов.

Конечно, состояние и диагноз пациента учитывать необходимо. Пациент с инсультом, и пациент с эндопротезированием могут быть в разном состоянии. И не каждого инсультного больного можно брать и вертикализовать. Тем более ставить на ноги без предварительной подготовки. Я в своих рекомендациях исхожу из того, что пациент находится уже на позднем этапе реабилитации, критическое состояние миновало.

Раньше, чем через 21 день после перенесенного заболевания назначение экзоскелета не рекомендуется.

Процесс реабилитации в ЭкзоАтлете

Реабилитация в Экзоскелете — комплексный процесс, который сочетается с другими методами восстановления — физиотерапией, ЛФК и прочими. Сочетание ЛФК с тренировками ходьбы позволяет улучшить переносимость физических нагрузок.

Как работает ЭкзоАтлет

Есть 2 версии ЭкзоАтлета:

ExoAtlet 1. Адаптирован для реабилитационной практики ходьбы пациентов с параплегией (нарушение двигательной функциональности нижней части тела).
ExoAtlet 2. Является модификацией ExoAtlet 1 с встроенным блоком миостимуляции. Главное отличие — это наличие возможности регулировать степень помощи пациенту.

Базовые характеристики ExoAtlet:

вес пациента — до 100 кг;
рост — от 160 до 190 см;
время автономной работы — до 7 часов.

Управление также возможно через пульт управления, расположенного на костыле или через планшет (для сопровождающего).

Для кого подойдет экзоскелет

В проектной документации указано, что экзоскелет — это роботизированный тренажер с функцией биологической обратной связи. Подходит для реабилитационных тренировок взрослых пациентов со спинномозговыми травмами, с ЧМТ и ДЦП, с рассеянным склерозом, с ампутированными нижними конечностями и тех, которые частично утратили подвижность на фоне перенесенного инсульта.

Личный опыт реабилитации пациентов при помощи экзоскелета (технология ExoAtlet)

Активное использование ExoAtlet в реабилитации помогает пациенту:

частично восстановить двигательные функции (за счет стимулирования работы работающих групп мышц);
предотвратить развитие вторичных осложнений паралича, утраты возможности свободно передвигаться;
постепенно интегрироваться в социум, а для некоторых пациентов даже восстановить работоспособность, обрести социальную независимость;
существенно снизить финансовые затраты благодаря уменьшению количества необходимых госпитализаций (основная часть лечения будет проводиться в домашних условиях).

Читайте также: