„Soovin osta 6 vabadusastmega koormusandurit ja Sunrise'i madala profiiliga valikud avaldasid mulle muljet.“ ---- rehabilitatsiooniuuringute ekspert
Pildi allikas: Michigani Ülikooli neurobioonika labor
Tehisintellekti levikuga on Põhja-Ameerika ja Euroopa teadlased teinud muljetavaldavaid edusamme meditsiinilise rehabilitatsiooni uurimisel ja arendamisel. Nende hulgas on palju tähelepanu pälvinud tehisintellektiga proteesid (robotproteesid). Üks tehisintellekti proteeside põhikomponente on jõu juhtimisüksus. Traditsiooniline protees toetab kasutajat fikseeritult, seega peavad kasutaja teised jäsemed ja kehaosad toimingu lõpuleviimiseks sageli jäiga proteesiga koostööd tegema. Lisaks liikumisvõime piiratusele on liikumine ka koordineerimata. Kukkumine ja sekundaarsete tüsistuste teke on lihtne, mis tekitab patsientidele rohkem raskusi ja väljakutseid. Erinevalt traditsioonilisest proteesist pakub robotprotees kasutajatele pigem aktiivset kui passiivset tasakaalutuge vastavalt teeolude ja liikumise muutustele, võimaldades neil vabamalt tegutseda ja oluliselt parandada oma elukvaliteeti.
Pildi allikas: Avatud lähtekoodiga bioonilise jala disain ja kliiniline rakendamine, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineeringi köide.
Statistika kohaselt on USA-s vähemalt 300 000 amputeeritut. Hiinas on 24,12 miljonit füüsilise puudega inimest, kellest 2,26 miljonit on amputeeritud ja ainult 39,8%-le on paigaldatud proteesid. Viimase kahe aasta statistika näitab, et Hiinas on liiklusõnnetuste, tööõnnetuste, kaevandusõnnetuste ja haiguste tõttu uute amputatsioonide keskmine arv umbes 200 000. Diabeedist tingitud amputatsioonide arv kasvab kiiresti. Vananedes tuleb ka proteese vahetada. Lisaks vajavad lihasnõrkuse, lihasatroofia või hemipleegiaga patsiendid meditsiinilisi abivahendeid, näiteks eksoskelette, mis aitavad neil uuesti seista või liikuda. Seetõttu on tõhusamatel ja usaldusväärsematel nutikatel proteesidel ja nutikatel eksoskelettidel suur turunõudlus ja sotsiaalne tähtsus.
Pildi allikas: UT Dallase liikumisjuhtimissüsteemide labor
Intelligentsete proteeside jõu juhtimise realiseerimiseks on vaja 6 vabadusastmega jõuandureid, mis suudaksid reaalajas teeolude muutusi tajuda ja jõu suurust täpselt juhtida. Teeolude keerukus, tegevuste varieeruvus ja integreerimispiirangud seavad 6 vabadusastmega jõuanduritele väga kõrged nõuded. Need peavad mitte ainult vastama jõu ja momendi ulatuse nõuetele, vaid olema ka kerged ja õhukesed. Kasutajad ütlesid, et pärast uurimist leidsid nad, et turul olevad SRI M35 üliõhukesed seeria 6 vabadusastmega jõuandurid suudavad kõiki neid nõudeid täita.
M35 seeriasse kuulub 18 mudelit, mis kõik on alla 1 cm paksused ja väikseim on vaid 7,5 mm paksune. Kõik mudelid kaaluvad alla 0,26 kg ja kergeim vaid 0,01 kg. Mittelineaarsus ja hüsterees on 1%, läbikoste alla 3% ning need on valmistatud metallfooliumile kinnitatud pingemõõturi tehnoloogiaga. Nende õhukeste, kergete ja kompaktsete andurite suurepärane jõudlus on saavutatud tänu SRI 30-aastasele disainikogemusele, mis sai alguse autode ohutusalaste mannekeenide loomisest ja laienes kaugemale. Neid tehnoloogiaid kasutatakse nüüd intelligentsete proteeside uurimis- ja arendustegevuses, et tagada rohkemate inimeste ohutus.
Pildi allikas: Michigani Ülikooli neurobioonika labor, liikumisjuhtimissüsteemide labor
Lisaks on SRI andurite hind teiste suuremate jõuandurite tootjatega võrreldes väga konkurentsivõimeline. Oma tugeva tehnilise tugevuse ja taskukohase hinnaga on tagasihoidlik SRI bränd levinud suust suhu ning on kõrgelt hinnatud juhtivate meditsiinilise rehabilitatsiooni uurimislaborite ja robotproteeside tööstuse seas. Viimase 7 aasta jooksul on bioonika ja biomehaanika teadlased ja insenerid Ameerika Ühendriikidest, Hiinast, Kanadast, Jaapanist, Itaaliast, Hispaaniast ja teistest riikidest kasutanud SRI üliõhukesi andureid uuenduslikeks uuringuteks, avaldanud suure hulga akadeemilisi artikleid ja saavutanud märkimisväärset edu.
Järgmises artiklis tutvustame SRI M35 üliõhukese seeria rakendusi meditsiinilise rehabilitatsiooni valdkonnas. Sealhulgas tutvustame uusimaid intelligentsete proteeside ja intelligentsete eksoskelettide uurimistulemusi, mis on avaldatud ajakirjades Nature ja IEEE konverentsiajakirjades. Jälgige uudiseid!
Viide:
1. Patsientide arv ja muud hinnangud proteeside ja ortopeediliste abivahendite kohta USAs, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Avatud lähtekoodiga bioonilise jala disain ja kliiniline rakendamine, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineeringi köide.
3. Pöördemomenditiheda ja väga tagasipööratava elektrilise põlve-hüppeliigese ortoosi disain ja valideerimine. Hanqi Zhu, 2017. aasta IEEE rahvusvaheline robootika ja automatiseerimise konverents (ICRA)