Proof-of-concept af et robotknæeksoskelet hos raske forsøgspersoner og hemiparetiske patienter under gang.

- Kort navn: Proof-of-concept af et ensidigt robotknæeksoskelet og evaluering af dets virkninger over gangsymmetri.

- Materialer: Efterforskerne har udviklet en knæ-ankel-fod-ortose (KAFO) sammensat af to led, der er tilpasset brugerens knæ og ankel. Længden af ​​dens stænger og placeringen af ​​dens seler kan skræddersyes til forskellige brugeres antropometri. Knæleddet aktiveres af en DC-børsteløs motor EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Schweiz) koblet med et harmonisk drev CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Udvekslingsforholdet 1:60 i dette system muliggør anvendelse af et gennemsnitligt drejningsmoment på 35Nm. Prototypens ankelled forbliver ikke-aktiveret og ubegrænset, hvilket muliggør dens frie bevægelse i det sagittale plan. Den samlede vægt af KAFO'en er omkring 4 kg.

Prototypen er udstyret med sensorer, der giver information om systemvariabler, der bruges til dens kontrol i realtid, såsom fleksionsvinklen af ​​robotleddet eller interaktionsmomentet mellem bruger og robot. Derudover måles brugerens gangkinematik ved hjælp af Inertial Measurement Units (IMU'er) og begge fødders kontakt med gulvet af Force Sensing Resistors (FSR'er).

Systemet bruger en adaptiv frekvensoscillator til at estimere den kontinuerte gangfase af det kontralaterale lem og assisterer synkront det paretiske ben ved at følge to forskellige kontrolstrategier: (1) Replikering af bevægelsen af ​​lydbenet (Ekkostrategi) eller (2) Fremkaldelse af en sund gangmønster på det paretiske ben (Mønsterstrategi). Robottens handling afhænger af gangfasen af ​​det assisterede ben: under stilling forstærker robotten lemmen, så systemet bestående af benet og eksoskeletet kan belaste brugerens vægt og ikke kollapse, mens robotten under svingfasen styrer lemmers bevægelse i henhold til Assisted-As-Needed (AAN) paradigmet, der skaber en krafttunnel rundt om den foreskrevne bane.

- Procedurer: Forsøgspersonerne blev instrueret i at gå på et løbebånd med konstant hastighed under forsøg på 5 minutter. Alle forsøgspersoner udførte fire forskellige slags forsøg: (1) NoExo: forsøgspersonerne bar kun inertisensorerne og indersålens tryksensorer for at opnå deres basale bevægelse; (2) Fri: forsøgspersoner bar eksoskelettet, selvom aktuatoren var mekanisk afkoblet, så den muliggjorde fri bevægelse af knæet; (3) Ekko: enheden gav gangassistance efter ekkokontrolstrategien; og (4) Mønster: Enheden gav ganghjælp efter mønsterstrategien. Under forsøg bar patienterne en sikkerhedssele, selvom den ikke understøttede nogen vægt. Før udførelsen af ​​forsøgene var ganghastigheden selvvalgt af forsøgspersonerne til et behageligt niveau. Forsøgspersonerne hvilede mellem forsøgene i mindst fem minutter for at undgå tilpasnings- og indlæringseffekter fra forsøg til forsøg.

Raske forsøgspersoner udførte også et tidligere forsøg under variabel ganghastighed (VariableSpeed). De gik over løbebåndet som i NoExo-tilstanden, selvom ganghastigheden tilfældigt varierer fra 1 km/t til 3 km/t i trin på 0,2 km/t i mindst 15 sekunder.

- Interventionsudbydere En fysioterapeut og en ingeniør er til stede under forsøgene. Den første er ansvarlig for at vurdere forsøgspersonernes basale gang og evaluere hans/hendes tilstand, mens hjælpen ydes. Ingeniøren er ansvarlig for at administrere enheden og registrere dataene.

Begge forskere overvåger troskab til interventionen ved direkte supervision.

• Leveringsmåder Protokollen udleveres til én deltager ad gangen. Hver patient udfylder protokollen én gang.
• Placering Hospital Beata María Ana (Madrid, Spanien)
• Skræddersy og modifikationer Protokollen forbliver uændret på tværs af applikationer. Den eneste tilpasning til patienterne er valget af den behagelige ganghastighed til forsøgene.