»Želim kupiti tehtalno celico s 6 stopnjami svobode in sem bil navdušen nad nizkoprofilnimi možnostmi Sunrise.« ---- strokovnjak za rehabilitacijske raziskave
Vir slike: Nevrobionski laboratorij Univerze v Michiganu
Z vzponom umetne inteligence so raziskovalci v Severni Ameriki in Evropi dosegli impresiven napredek pri raziskavah in razvoju medicinske rehabilitacije. Med njimi so veliko pozornosti pritegnile umetno inteligentne proteze (robotske proteze). Ena ključnih komponent protez z umetno inteligenco je enota za nadzor sile. Tradicionalna proteza podpira uporabnika na fiksen način, zato morajo drugi udi in deli telesa uporabnika pogosto sodelovati s togo protezo, da dokončajo dejanje. Ne le, da je sposobnost gibanja omejena, ampak je gibanje tudi neusklajeno. Zlahka lahko pademo in razvijemo sekundarne zaplete, kar pacientom povzroča več težav in izzivov. Za razliko od tradicionalnih protez lahko robotske proteze uporabnikom nudijo aktivno in ne pasivno podporo za ravnotežje glede na spremembe cestnih razmer in gibanja, kar jim omogoča bolj svobodno delovanje in močno izboljša kakovost življenja.
Vir slike: Zasnova in klinična izvedba bionične noge z odprto kodo, Alejandro F. Azocar. Zvezek Nature Biomedical Engineering.
Po statističnih podatkih je v ZDA vsaj 300.000 amputirancev. Na Kitajskem je 24,12 milijona telesno prizadetih, od tega 2,26 milijona amputirancev, le 39,8 % pa jih je dobilo protezo. Statistika v zadnjih dveh letih kaže, da je na Kitajskem povprečno letno število novih amputacij približno 200.000 zaradi prometnih nesreč, industrijskih nesreč, rudarskih nesreč in bolezni. Število amputacij zaradi sladkorne bolezni hitro narašča. Protetične okončine je treba s staranjem zamenjati. Poleg tega bolniki z mišično oslabelostjo, mišično atrofijo ali hemiplegijo potrebujejo tudi medicinske pripomočke, kot so eksoskeleti, ki jim pomagajo pri ponovnem stajanju ali gibanju. Zato imajo učinkovitejše in zanesljivejše pametne proteze in pametni eksoskeleti veliko povpraševanje na trgu in družbeni pomen.
Vir slike: Laboratorij za sisteme za nadzor lokomotiv UT Dallas
Za uresničitev nadzora sile v inteligentnih protezah so potrebni senzorji sile s 6 stopnjami svobode, ki v realnem času zaznavajo spremembe cestnih razmer in natančno nadzorujejo velikost sile. Kompleksnost cestnih razmer, spremenljivost dejanj in omejitve integracije postavljajo zelo visoke zahteve za senzorje sile s 6 stopnjami svobode. Ne le, da morajo izpolnjevati zahteve glede obsega sile in momenta, ampak morajo biti tudi lahki in tanki. Uporabniki so povedali, da so po preiskavi ugotovili, da lahko na trgu le ultra tanki senzorji sile SRI M35 serije s 6 stopnjami svobode izpolnjujejo vse te zahteve.
Serija M35 vključuje 18 modelov, vsi debeli manj kot 1 cm, najmanjši pa le 7,5 mm. Vsi tehtajo manj kot 0,26 kg, najlažji pa le 0,01 kg. Nelinearnost in histereza sta 1 %, presluh manj kot 3 %, izdelani pa so s tehnologijo kovinskih folijskih merilnikov deformacij. Odlično delovanje teh tankih, lahkih in kompaktnih senzorjev je mogoče doseči zaradi 30-letnih izkušenj podjetja SRI na področju načrtovanja, ki izvirajo iz avtomobilske lutke za varnostne trke in se širijo še dlje. Te tehnologije se zdaj uporabljajo pri raziskavah in razvoju inteligentnih protez za zagotavljanje varnosti več ljudi.
Vir slike: Laboratorij za nevrobioniko Univerze v Michiganu, laboratorij za sisteme za nadzor lokomotorja
Poleg tega je cena senzorjev SRI zelo konkurenčna v primerjavi s cenami drugih večjih proizvajalcev senzorjev sile. Zaradi svoje močne tehnične zmogljivosti in dostopne cene se je blagovna znamka SRI, ki je bila nizkocenovna, razširila od ust do ust in je zelo priljubljena v vrhunskih raziskovalnih laboratorijih za medicinsko rehabilitacijo in industriji robotske protetike. V zadnjih 7 letih so raziskovalci in inženirji bionike in biomehanike iz Združenih držav Amerike, Kitajske, Kanade, Japonske, Italije, Španije in drugih držav uporabljali ultra tanke senzorje SRI za inovativne raziskave, objavili veliko število akademskih člankov in dosegli izjemen napredek.
V naslednjem članku bomo predstavili uporabo ultra tanke serije SRI M35 na področju medicinske rehabilitacije. Vključno z najnovejšimi rezultati raziskav inteligentnih protez in inteligentnih eksoskeletov, objavljenimi v revijah Nature in konferenc IEEE. Ostanite z nami!
Referenca:
1. Populacija pacientov in druge ocene protetike in ortoze v ZDA, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Zasnova in klinična izvedba bionične noge z odprto kodo, Alejandro F. Azocar. Zvezek Nature Biomedical Engineering.
3. Zasnova in validacija ortoze za koleno in gleženj z gostoto navora in visokim povratnim pogonom. Hanqi Zhu, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2017