Todistus robottipolven eksoskeletonsta terveillä henkilöillä ja hemipareettisilla potilailla kävelyn aikana.

- Lyhyt nimi: Todistus yksipuolisesta robottipolven eksoskeletonista ja sen vaikutusten arviointi kävelysymmetriaan.

- Materiaalit: Tutkijat ovat kehittäneet polvi-nilkka-jalka-ortoosin (KAFO), joka koostuu kahdesta nivelestä, jotka on kohdistettu käyttäjän polven ja nilkan kanssa. Sen tankojen pituus ja kannattimien asennot voidaan räätälöidä eri käyttäjien antropometrian mukaan. Polviniveltä ohjaa DC-harjaton moottori EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Sveitsi) yhdistettynä harmoniseen käyttölaitteeseen CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Tämän järjestelmän välityssuhde 1:60 mahdollistaa 35 Nm:n keskimääräisen vääntömomentin käyttämisen. Prototyypin nilkkanivel pysyy aktivoimattomana ja rajoittamattomana, mikä mahdollistaa sen vapaan liikkeen sagittaalisessa tasossa. KAFOn kokonaispaino on noin 4kg.

Prototyyppi on varustettu antureilla, jotka antavat tietoa sen ohjaamiseen käytettävistä järjestelmämuuttujista reaaliajassa, kuten robottinivelen taivutuskulmasta tai käyttäjän ja robotin välisestä vuorovaikutusmomentista. Lisäksi käyttäjän kävelykinematiikka mitataan inertiamittausyksiköillä (IMU) ja molempien jalkojen kosketus lattiaan Force Sensing Resistors (FSR) -vastuksilla.

Järjestelmä käyttää adaptiivista taajuusoskillaattoria kontralateraalisen raajan jatkuvan kävelyvaiheen arvioimiseen ja avustaa synkronisesti pareettista jalkaa seuraamalla kahta erilaista ohjausstrategiaa: (1) Toistamalla äänijalan liikettä (kaikustrategia) tai (2) indusoimalla tervettä. pareettisen jalan kävelykuvio (kuviostrategia). Robotin toiminta riippuu avustettavan jalan kävelyvaiheesta: asennon aikana robotti vahvistaa raajaa niin, että jalan ja eksoskeleton muodostama järjestelmä voi kuormittaa käyttäjän painoa eikä romahtaa, kun taas keinuvaiheessa robotti ohjaa raajaa. raajan liike Assisted-As-Needed (AAN) -paradigman mukaisesti luoden voimatunnelin määrätyn lentoradan ympärille.

- Toimenpiteet: Koehenkilöitä opastettiin kävelemään juoksumatolla tasaisella nopeudella 5 minuutin kokeiden aikana. Kaikki koehenkilöt suorittivat neljä erilaista koetta: (1) NoExo: koehenkilöt käyttivät vain inertiaantureita ja pohjallisen paineantureita saavuttaakseen perusliikkeensä; (2) Vapaa: koehenkilöt käyttivät eksoskeletonia, vaikka toimilaite oli mekaanisesti irrotettu, joten se mahdollisti polven vapaan liikkeen; (3) Kaiku: laite tarjosi kävelyapua kaiunhallintastrategian mukaisesti; ja (4) Pattern: laite tarjosi kävelyapua kuviostrategian mukaisesti. Kokeiden aikana potilaat käyttivät turvavaljaita, vaikka ne eivät kestäneet painoa. Ennen kokeiden suorittamista koehenkilöt valitsivat itse askelnopeuden mukavalle tasolle. Koehenkilöt lepäsivät kokeiden välillä vähintään viiden minuutin ajan välttääkseen sopeutumis- ja oppimisvaikutuksia kokeesta toiseen.

Terveet koehenkilöt suorittivat myös edellisen kokeen vaihtelevalla kävelynopeudella (VariableSpeed). He kävelivät juoksumaton yli kuten NoExo-tilassa, vaikka kävelynopeus vaihtelee satunnaisesti 1 km/h - 3 km/h 0,2 km/h askelin vähintään 15 sekunnin ajan.

- Interventiotarjoajat Kokeissa on paikalla fysioterapeutti ja insinööri. Ensimmäisen tehtävänä on arvioida koehenkilöiden peruskävelyä ja arvioida hänen tilaansa avun antamisen aikana. Insinööri on vastuussa laitteen hallinnasta ja tietojen tallentamisesta.

Molemmat tutkijat seuraavat interventioon kohdistuvaa uskollisuutta suoralla valvonnalla.

• Toimitustavat Protokolla toimitetaan yhdelle osallistujalle kerrallaan. Jokainen potilas suorittaa protokollan kerran.
• Sijainti Sairaala Beata María Ana (Madrid, Espanja)
• Räätälöinti ja muutokset Protokolla pysyy muuttumattomana kaikissa sovelluksissa. Ainoa mukautus potilaiden tarpeisiin on mukavan kävelynopeuden valinta kokeita varten.