"Ik wil een 6 DOF-weegcel kopen en was onder de indruk van de lage profielopties van Sunrise." ----een expert in revalidatieonderzoek
Bron afbeelding: Neurobionics Lab van de Universiteit van Michigan
Met de opkomst van kunstmatige intelligentie (AI) hebben onderzoekers in Noord-Amerika en Europa indrukwekkende vooruitgang geboekt in het onderzoek en de ontwikkeling van medische revalidatie. Kunstmatige intelligente prothesen (robotprothesen) hebben daaronder veel aandacht getrokken. Een van de belangrijkste componenten van AI-prothesen is de krachtregeling. De traditionele prothese ondersteunt de gebruiker op een vaste manier, waardoor de andere ledematen en lichaamsdelen van de gebruiker vaak moeten samenwerken met de rigide prothese om de handeling uit te voeren. Niet alleen is het bewegingsvermogen beperkt, maar de beweging is ook ongecoördineerd. Vallen is gemakkelijk en er ontstaan secundaire complicaties, wat leidt tot meer moeilijkheden en uitdagingen voor patiënten. In tegenstelling tot traditionele prothesen kunnen robotprothesen gebruikers actieve in plaats van passieve evenwichtsondersteuning bieden, afhankelijk van veranderingen in de wegomstandigheden en bewegingen, waardoor ze vrijer kunnen bewegen en hun kwaliteit van leven aanzienlijk kunnen verbeteren.
Bron afbeelding: Ontwerp en klinische implementatie van een open-source bionisch been, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering volume.
Volgens statistieken zijn er minstens 300.000 geamputeerden in de VS. In China zijn er 24,12 miljoen lichamelijk gehandicapten, waarvan 2,26 miljoen geamputeerden, en slechts 39,8% heeft een prothese gekregen. Statistieken van de afgelopen twee jaar laten zien dat in China het gemiddelde jaarlijkse aantal nieuwe amputaties ongeveer 200.000 bedraagt als gevolg van verkeersongevallen, industriële ongevallen, mijnongevallen en ziekten. Het aantal amputaties als gevolg van diabetes neemt snel toe. Prothetische ledematen moeten ook worden vervangen naarmate ze ouder worden. Daarnaast hebben patiënten met spierzwakte, spieratrofie of hemiplegie ook medische hulpmiddelen zoals exoskeletten nodig om hen te helpen weer te staan of te bewegen. Daarom hebben efficiëntere en betrouwbaardere slimme prothesen en slimme exoskeletten een grote marktvraag en maatschappelijke betekenis.
Bron afbeelding: UT Dallas locomotor control systems lab
Om de krachtregeling van intelligente protheses te realiseren, zijn 6 DOF-krachtsensoren nodig om veranderingen in de wegomstandigheden in realtime te detecteren en de grootte van de kracht nauwkeurig te regelen. De complexiteit van de wegomstandigheden, de variabiliteit van acties en integratiebeperkingen stellen zeer hoge eisen aan 6 DOF-krachtsensoren. Ze moeten niet alleen voldoen aan de bereikvereisten voor kracht en moment, maar ook licht en dun zijn. Gebruikers gaven aan dat ze na onderzoek ontdekten dat alleen de ultradunne SRI M35-serie 6 DOF-krachtsensoren op de markt aan al deze eisen voldoen.
De M35-serie omvat 18 modellen, die allemaal minder dan 1 cm dik zijn en waarvan de kleinste slechts 7,5 mm dik is. Ze wegen allemaal minder dan 0,26 kg en de lichtste slechts 0,01 kg. De non-lineariteit en hysterese bedragen 1%, de overspraak minder dan 3% en ze zijn gebouwd met stalen rekstrooktechnologie. De uitstekende prestaties van deze dunne, lichte en compacte sensoren zijn te danken aan 30 jaar ontwerpervaring met SRI, die zijn oorsprong vindt in de crashdummy voor auto's en zich verder uitbreidt. Deze technologieën worden nu gebruikt in het onderzoek naar en de ontwikkeling van intelligente prothesen om de veiligheid van meer mensen te vergroten.
Bron afbeelding: Neurobionics lab van de Universiteit van Michigan, laboratorium voor locomotorische controlesystemen
Bovendien zijn de prijzen voor SRI-sensoren zeer concurrerend in vergelijking met die van andere grote fabrikanten van krachtsensoren. Dankzij de sterke technische kracht en betaalbare prijs is het bescheiden merk SRI mond-tot-mondreclame geworden en zeer geliefd bij de beste medische revalidatieonderzoekslaboratoria en de industrie voor robotprotheses. In de afgelopen zeven jaar hebben bionische en biomechanische onderzoekers en ingenieurs uit de Verenigde Staten, China, Canada, Japan, Italië, Spanje en andere landen ultradunne SRI-sensoren gebruikt voor innovatief onderzoek, een groot aantal wetenschappelijke publicaties gepubliceerd en opmerkelijke vooruitgang geboekt.
In het volgende artikel introduceren we de toepassing van de ultradunne SRI M35-serie in de medische revalidatie. Inclusief de nieuwste onderzoeksresultaten van intelligente protheses en intelligente exoskeletten, gepubliceerd in Nature en IEEE-conferentietijdschriften. Blijf op de hoogte!
Referentie:
1. Patiëntenpopulatie en andere schattingen van prothesen en ortheses in de VS, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Ontwerp en klinische implementatie van een open-source bionisch been, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering volume.
3. Ontwerp en validatie van een knie-enkelorthese met koppeldichtheid en hoge terugdraaibaarheid. Hanqi Zhu, 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)