„6 szabadságfokú mérőcellát szeretnék vásárolni, és lenyűgöztek a Sunrise alacsony profilú opciói.” ---- egy rehabilitációs kutatási szakértő
Kép forrása: Michigani Egyetem neurobionikai laboratóriuma
A mesterséges intelligencia térnyerésével az észak-amerikai és európai kutatók lenyűgöző előrelépést tettek az orvosi rehabilitáció kutatásában és fejlesztésében. Ezek közül a mesterségesen intelligenciával működő protézisek (robotprotézisek) nagy figyelmet kaptak. A mesterséges intelligencia által vezérelt protézisek egyik kulcsfontosságú eleme az erőszabályozó egység. A hagyományos protézis rögzített módon tartja meg a felhasználót, így a felhasználó többi végtagjának és testrészének gyakran együtt kell működnie a merev protézissel a mozgás végrehajtásához. Nemcsak a mozgásképesség korlátozott, hanem a mozgás koordinálatlan is. Könnyen eleshet, és másodlagos szövődmények alakulhatnak ki, ami további nehézségeket és kihívásokat okoz a betegek számára. A hagyományos protézisektől eltérően a robotprotézisek aktív, nem pedig passzív egyensúlytartást biztosíthatnak a felhasználóknak az útviszonyok és a mozgások változásainak megfelelően, lehetővé téve számukra, hogy szabadabban cselekedjenek, és jelentősen javítsák életminőségüket.
Kép forrása: Egy nyílt forráskódú bionikus láb tervezése és klinikai megvalósítása, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering kötet.
A statisztikák szerint az Egyesült Államokban legalább 300 000 amputált ember él. Kínában 24,12 millió mozgáskorlátozott él, akik közül 2,26 millió amputált, és csak 39,8%-uknak volt protézise. Az elmúlt két év statisztikái azt mutatják, hogy Kínában az új amputációk átlagos éves száma körülbelül 200 000 közlekedési balesetek, ipari balesetek, bányászati balesetek és betegségek miatt. A cukorbetegség miatti amputációk száma gyorsan növekszik. A protéziseket az életkor előrehaladtával is ki kell cserélni. Ezenkívül az izomgyengeségben, izomsorvadásban vagy féloldali bénulásban szenvedő betegeknek olyan orvosi segédeszközökre is szükségük van, mint például az exoskeletonok, hogy segítsenek nekik újra állni vagy mozogni. Ezért a hatékonyabb és megbízhatóbb intelligens protézisek és intelligens exoskeletonok nagy piaci kereslettel és társadalmi jelentőséggel bírnak.
Kép forrása: UT Dallas mozgásszervi vezérlőrendszerek laboratóriuma
Az intelligens protézisek erőszabályozásának megvalósításához 6 szabadságfokú erőérzékelőkre van szükség az útviszonyok változásainak valós idejű érzékeléséhez és az erő nagyságának pontos szabályozásához. Az útviszonyok összetettsége, a hatások változékonysága és az integrációs korlátok nagyon magas követelményeket támasztanak a 6 szabadságfokú erőérzékelőkkel szemben. Nemcsak az erő és a nyomaték tartománykövetelményeinek kell megfelelniük, hanem könnyűnek és vékonynak is kell lenniük. A felhasználók elmondták, hogy a vizsgálat után azt találták, hogy a piacon csak az SRI M35 ultravékony sorozatú 6 szabadságfokú erőérzékelők képesek megfelelni ezeknek a követelményeknek.
Az M35 sorozat 18 modellt tartalmaz, amelyek mindegyike kevesebb, mint 1 cm vastag, a legkisebb pedig mindössze 7,5 mm vastag. A súlyuk mindegyike kevesebb, mint 0,26 kg, a legkönnyebb pedig mindössze 0,01 kg. A nemlinearitás és a hiszterézis 1%, az áthallás kevesebb, mint 3%, és fémfóliára ragasztott nyúlásmérő technológiával készültek. Ezeknek a vékony, könnyű, kompakt érzékelőknek a kiváló teljesítményét az SRI 30 éves tervezési tapasztalata éri el, amely az autóbiztonsági törésbábukból származik, és azon túl is terjed. Ezeket a technológiákat ma már az intelligens protézisek kutatásában és fejlesztésében használják, hogy több ember biztonságát szolgálják.
Kép forrása: Michigani Egyetem neurobionikai laboratóriuma, mozgásszervi szabályozó rendszerek laboratóriuma
Emellett az SRI szenzorok ára nagyon versenyképes más nagy erőérzékelő gyártók áraihoz képest. Erős műszaki erejének és megfizethető árának köszönhetően a diszkrét SRI márka szájról szájra terjed, és a vezető orvosi rehabilitációs kutatólaboratóriumok és a robotprotézis-ipar mélyen kedveltje. Az elmúlt 7 évben az Egyesült Államokból, Kínából, Kanadából, Japánból, Olaszországból, Spanyolországból és más országokból származó bionikai és biomechanikai kutatók és mérnökök használtak SRI ultravékony szenzorokat innovatív kutatásokhoz, számos tudományos cikket publikáltak, és figyelemre méltó előrelépést értek el.
A következő cikkben bemutatjuk az SRI M35 ultravékony sorozat alkalmazását az orvosi rehabilitáció területén. Beleértve az intelligens protézisek és intelligens exoskeletonok legújabb kutatási eredményeit, amelyeket a Nature és az IEEE konferencia folyóiratokban publikáltak. Maradjanak velünk!
Referencia:
1. Pácienspopuláció és egyéb becslések a protézisekről és ortézisekről az Egyesült Államokban, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Nyílt forráskódú bionikus láb tervezése és klinikai megvalósítása, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering kötet.
3. Nyomatéksűrű, nagy hátrahajtási képességű, motoros térd-boka ortézis tervezése és validálása. Hanqi Zhu, 2017. évi IEEE Nemzetközi Robotikai és Automatizálási Konferencia (ICRA)