«Я хочу приобрести тензодатчик с шестью степенями свободы и был впечатлен низкопрофильными опциями Sunrise». — эксперт по исследованиям в области реабилитации
Источник изображения: Лаборатория нейробионики Мичиганского университета
С развитием искусственного интеллекта исследователи в Северной Америке и Европе добились впечатляющего прогресса в исследованиях и разработках в области медицинской реабилитации. Среди них большое внимание привлекли протезы с искусственным интеллектом (роботизированные протезы). Одним из ключевых компонентов протезов с ИИ является блок управления силой. Традиционный протез поддерживает пользователя фиксированным образом, поэтому другие конечности и части тела пользователя часто должны взаимодействовать с жестким протезом для завершения действия. Не только возможность двигаться ограничена, но и движение нескоординировано. Легко упасть и развить вторичные осложнения, что создает больше трудностей и проблем для пациентов. В отличие от традиционных протезов, роботизированные протезы могут предоставлять пользователям активную, а не пассивную поддержку равновесия в соответствии с изменениями дорожных условий и движений, позволяя им действовать более свободно и значительно улучшая качество своей жизни.
Источник изображения: Разработка и клиническое применение бионической ноги с открытым исходным кодом, Алехандро Ф. Азокар. Журнал Nature Biomedical Engineering.
Согласно статистике, в США насчитывается не менее 300 000 человек с ампутациями. В Китае 24,12 миллиона человек с ограниченными возможностями, из которых 2,26 миллиона — ампутанты, и только 39,8% из них были оснащены протезами. Статистика за последние два года показывает, что в Китае среднегодовое число новых ампутаций составляет около 200 000 из-за дорожно-транспортных происшествий, несчастных случаев на производстве, несчастных случаев на шахтах и болезней. Число ампутаций из-за диабета быстро растет. Протезы конечностей также нуждаются в замене с возрастом. Кроме того, пациентам с мышечной слабостью, мышечной атрофией или гемиплегией также необходимы вспомогательные медицинские средства, такие как экзоскелеты, чтобы помочь им снова стоять или двигаться. Поэтому более эффективные и надежные умные протезы и умные экзоскелеты имеют большой спрос на рынке и социальную значимость.
Источник изображения: Лаборатория систем управления локомоторной системой Техасского университета в Далласе
Для реализации управления силой в интеллектуальных протезах необходимы датчики силы с шестью степенями свободы, которые будут отслеживать изменения дорожных условий в режиме реального времени и точно контролировать величину силы. Сложность дорожных условий, изменчивость действий и ограничения интеграции предъявляют очень высокие требования к датчикам силы с шестью степенями свободы. Они должны не только соответствовать требованиям по диапазону измерения силы и момента, но также быть лёгкими и тонкими. Пользователи отметили, что после изучения рынка они обнаружили, что только ультратонкие датчики силы серии SRI M35 с шестью степенями свободы отвечают всем этим требованиям.
Серия M35 включает 18 моделей, толщина каждой из которых составляет менее 1 см, а толщина самой малой модели — всего 7,5 мм. Вес всех моделей — менее 0,26 кг, а самая лёгкая — всего 0,01 кг. Нелинейность и гистерезис составляют 1%, перекрёстные помехи — менее 3%. Датчики изготовлены с использованием технологии тензодатчиков «сталь на металлической фольге». Превосходные характеристики этих тонких, лёгких и компактных датчиков достигаются благодаря 30-летнему опыту SRI в разработке, начиная с разработки автомобильных манекенов для аварийных ситуаций и заканчивая другими разработками. Эти технологии в настоящее время используются в исследованиях и разработках интеллектуальных протезов, обеспечивающих безопасность всё большего числа людей.
Источник изображения: Лаборатория нейробионики Мичиганского университета, Лаборатория систем управления локомоторными движениями
Кроме того, цена датчиков SRI весьма конкурентоспособна по сравнению с датчиками других крупных производителей. Благодаря высокой технической мощи и доступной цене, бренд SRI, не привлекающий к себе особого внимания, получил широкую известность благодаря «сарафанному радио» и завоевал огромную популярность в ведущих лабораториях медицинской реабилитации и индустрии роботизированного протезирования. За последние 7 лет исследователи и инженеры в области бионики и биомеханики из США, Китая, Канады, Японии, Италии, Испании и других стран использовали ультратонкие датчики SRI для инновационных исследований, опубликовали множество научных статей и добились значительных успехов.
В следующей статье мы расскажем о применении ультратонкой серии SRI M35 в области медицинской реабилитации, включая последние результаты исследований интеллектуальных протезов и экзоскелетов, опубликованные в журналах Nature и IEEE. Следите за новостями!
Ссылка:
1. Численность пациентов и другие оценки протезирования и ортопедии в США, Морис А. Леблан, магистр наук, сертифицированный врач
2. Разработка и клиническое применение бионической ноги с открытым исходным кодом, Алехандро Ф. Азокар. Журнал Nature Biomedical Engineering.
3. Разработка и валидация коленно-голеностопного ортеза с высокой плотностью крутящего момента и высокой степенью обратного хода. Ханьци Чжу, Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2017 г.