Reaaliaikaisen ohjaimen kehittäminen kävelysuorituskyvyn arvioimiseksi käyttäen bilateralista nilkkaeksoskeletonia
keskiviikko 19. elokuuta 2026 päivittänyt: University of Nebraska
Ohjainkehitys yksilöllisen avun mahdollistamiseksi robotisissa nilkkaeksoskeletoissa
Tässä tutkimuksessa kehitetään ja testataan uutta robottisääristä (Biomotum) varten suunniteltua ohjainta, joka pystyy sopeutumaan reaaliaikaisesti paremmin tukemaan ihmisiä heidän kävellessään.
Järjestelmä oppii, miten kukin henkilö liikkuu, ja muuttaa automaattisesti avun määrää ja ajoitusta, jotta kävely tuntuu helpommalta ja tehokkaammalta.
Käyttämällä laitetta käyttävän henkilön tietoja robottisääri voi nopeasti löytää heille parhaiten sopivan tukitason.
Pitkän aikavälin tavoitteena on luoda henkilökohtainen kävelytuki, joka voi auttaa liikkumisrajoitteisia ihmisiä liikkumaan mukavammin ja vähemmällä vaivalla.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ei vielä rekrytointia
Ehdot
Interventio / Hoito
Yksityiskohtainen kuvaus
Tämä hanke pyrkii kehittämään ja testaamaan reaaliaikaisen adaptiivisen ohjaimen robotiselle nilkkaluurankolle (Biomotum), joka personoituu jokaiselle käyttäjälle minimoimalla metabolista kustannusta ja optimoimalla lihaksien aktivaatiokuvioita kävelyn aikana.
Käyttäen ihmisen sisäistä silmukkajärjestelmää ja kehittynyttä lihasluuston mallinnusta, ohjain säätää dynaamisesti vääntömomentin suuruutta ja ajoitusta saavuttaakseen optimaalisen suorituskyvyn nykyisiä menetelmiä nopeammin.
Opintotyyppi
Interventio
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
6
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Tässä osiossa on tutkimuksen suorittajien yhteystiedot ja tiedot siitä, missä tämä tutkimus suoritetaan.
Opiskeluyhteys
- Nimi: Farah Fallahtafi, PhD
- Puhelinnumero: 4025543075
- Sähköposti: ffallahtafti@unomaha.edu
Opiskelupaikat
-
-
Nebraska
-
Omaha, Nebraska, Yhdysvallat, 68108
- Biomechanics Research Building, University of Nebraska at Omaha
-
-
Osallistumiskriteerit
Tutkijat etsivät ihmisiä, jotka sopivat tiettyyn kuvaukseen, jota kutsutaan kelpoisuuskriteereiksi. Joitakin esimerkkejä näistä kriteereistä ovat henkilön yleinen terveydentila tai aiemmat hoidot.
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
- Aikuinen
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Joo
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- kykenevä kävelemään itsenäisesti juoksumatolla 10 minuuttia,
- vapaa neurologisista, sydän- ja verisuoni-, keuhko- tai liikuntaelinjärjestelmän sairauksista, jotka rajoittavat kävelyä ja liikuntaa,
- ei nykyistä alaraajojen kipua tai vammaa,
- kykenevä käyttämään eksoskelettia ja turvavyötä, voi antaa tietoon perustuvan suostumuksen
Poissulkemiskriteerit:
- neurologisen sairauden historia, joka on vaikuttanut kävelyyn tai tasapainoon,
- nykyinen tai äskettäinen alaraajojen liikuntaelinjärjestelmän vamma tai leikkaus,
- krooninen alaraajojen kipu kävellessä,
- kyvyttömyys osallistua keskivoimakkaaseen liikuntaan,
- tarvitsee apuvälinettä kävelyyn,
- mikä tahansa aineenvaihdunnan tai systeeminen sairaus, joka voi pahentua liikunnan seurauksena
Opintosuunnitelma
Tässä osiossa on tietoja tutkimussuunnitelmasta, mukaan lukien kuinka tutkimus on suunniteltu ja mitä tutkimuksella mitataan.
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Laitteen toteutettavuus
- Jako: Ei käytössä
- Inventiomalli: Yksittäinen ryhmätehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Kokeellinen: Yksisuuntainen tutkimus personoidusta robotisesta nilkkaeksoskeletonin ohjaimesta
Tässä tutkimusryhmässä käytetään yksilöiden sisäistä suunnittelua kahdella menetelmällä aineenvaihdunnan kustannusten arvioimiseksi verrattuna aineenvaihdunnan kustannusten kultastandardimittaukseen, jossa yksi osallistuja altistetaan kahdelle erilliselle mittaukselle.
Tämä suunnittelu mahdollistaa kunkin menetelmän vaikutusten suoran vertailun (eli arvioinnin verrattuna kultastandardiin) saman yksilön sisällä, mikä vähentää yksilöiden välistä vaihtelua ja parantaa analyysin tilastollista voimaa.
|
Tämä interventio käyttää robottista nilkan eksoskeletonia, joka on varustettu reaaliaikaisella adaptiivisella säätimellä, joka säätelee plantarflexion vääntömomenttia jokaisen osallistujan kävelymekaniikan perusteella.
Toisin kuin standardieksoskeletonsäätimet, jotka käyttävät kiinteitä tai ennalta ohjelmoituja avustustasoja, tämä järjestelmä hyödyntää ihmisen mukana olevaa optimointia päivittääkseen jatkuvasti vääntömomentin suuruutta ja ajankohtaa juoksumatolla kävellessä.
Säädin integroi metaboliset arviot, kinemaattiset tiedot ja lihasluustomallinnuksen tunnistaakseen yksilölliset avustusmallit, jotka vähentävät kävelyn vaivannäköä ja parantavat lihasaktivaation tehokkuutta.
Osallistujat suorittavat useita kävelykokeita, kun säädin muokkaa automaattisesti avustusta määrittääkseen optimaaliset henkilökohtaiset asetukset.
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Onnistunut robottisääriskennotin ohjaimen reaaliaikainen toiminta
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
Laitteen toteuttamiskelpoisuutta arvioidaan robotoidun nilkkaeksoskeletonin ja adaptiivisen ohjaimen onnistuneella reaaliaikaisella toiminnalla juoksumatolla kävellessä.
Toteuttamiskelpoisuus määritellään ohjaimen kyvyksi tuottaa, päivittää ja soveltaa avustavaa vääntömomenttia jatkuvasti reaaliajassa saapuvan biomekaanisen ja fysiologisen datan perusteella ilman järjestelmän vikaantumista, keskeytymistä tai turvallisuuteen liittyvää keskeyttämistä.
Onnistunut toiminta vahvistetaan jatkuvalla ohjaintoiminnolla ja synkronoidulla tiedonkeruulla kävelykokeiden aikana.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Nettometabolinen taso eksoskeletin avustamalla kävelyllä mitattuna epäsuoralla kalorimetrialla
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
Nettohapenkulutus (VO₂) ja hiilidioksidituotanto (VCO₂) mitataan juoksumatkalla kävelyn aikana epäsuoralla kalorimetrialla (Cosmed K5, Cosmed USA Inc., Chicago, IL).
Metabolinen aineenvaihdunta lasketaan käyttäen standardiyhtälöitä vakaassa kävelytilassa.
Mittaukset kerätään säännöllisin väliajoin erilaisten eksoskelettiavustusten konfiguraatioiden alla olevan metabolisen kuormituksen kuvaamiseksi.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
|
Arvioitu aineenvaihduntanopeus nivelavaruusliikuntaan perustuvasta mallinnuksesta
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
Arvioitu metabolinen aineenvaihduntanopeus johdetaan nivelavaruuden muskuloskelettisista malleista käyttäen kinemaattista ja kinettistä dataa, joka kerätään liikuntaradan kävelyn aikana. Mallipohjaiset arviot lasketaan askeleelta askeleelta, jotta saadaan epäsuora arvio metabolisesta tarpeesta, jota voidaan verrata epäsuoriin kalorimetrisiin mittauksiin.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
|
Arvioitu alaraajojen lihasaktivointi nivelavaruuden lihasluurankomallinnuksesta
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
Alaraajojen lihasaktivaatiokuvioita arvioidaan käyttämällä nivelavaruusmalliin perustuvia lihasluurankomalleja, jotka pohjautuvat liikkeenkaappaus- ja maareaktiovoimatietoihin, jotka kerätään juoksumatolla kävelyn aikana.
Arvioidut lihasaktivaatioarvot lasketaan askel-askeleelta karakterisoidakseen hermo-lihasosallistumista eksoskelettiavustetussa kävelyssä.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuoden ajan
|
|
Alaraajojen lihaksiston aktivaatio pintaelektromyografialla mitattuna kävelyn aikana
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
Alaraajojen lihasten (esim. etupuolen säärilihas, sisempi kaksipäinen pohjelihas, ulompi kaksipäinen pohjelihas, leveä pohjelihas) aktivaatiota mitataan liikuntaradalla kävelyn aikana pintaelektromyografialla (Delsys).
EMG-signaalit kerätään jatkuvasti ja käsitellään lihasaktivaatiokuvioiden määrittämiseksi eksoskelettiavusteisen kävelyn aikana.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
|
Yhdellä tutkimuskäynnillä suoritetuilla juoksumatto-kävelykokeilla
Aikaikkuna: tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
Ohjaimen parametrien konvergenssi arvioidaan ihmisen mukana olevissa optimointikokeissa arvioimalla ohjaimen vahvistus- ja ajastusparametrien muutoksia peräkkäisissä kävelykokeissa.
Konvergenssi määritellään ohjaimen parametrien stabilisoitumiseksi ennalta määritellyllä alueella optimointiprosessin aikana.
|
tutkimuksen loppuun asti, keskimäärin 1 vuosi
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Täältä löydät tähän tutkimukseen osallistuvat ihmiset ja organisaatiot.
Sponsori
Yhteistyökumppanit
Tutkijat
- Päätutkija: Farah Fallahtafti, PhD, Department of Biomechanics, University of Nebraska at Omaha
Opintojen ennätyspäivät
Nämä päivämäärät seuraavat ClinicalTrials.gov-sivustolle lähetettyjen tutkimustietueiden ja yhteenvetojen edistymistä. National Library of Medicine (NLM) tarkistaa tutkimustiedot ja raportoidut tulokset varmistaakseen, että ne täyttävät tietyt laadunvalvontastandardit, ennen kuin ne julkaistaan julkisella verkkosivustolla.
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Arvioitu)
Tiistai 1. syyskuuta 2026
Ensisijainen valmistuminen (Arvioitu)
Tiistai 1. elokuuta 2028
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Perjantai 1. joulukuuta 2028
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Perjantai 5. joulukuuta 2025
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Perjantai 30. tammikuuta 2026
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Perjantai 6. helmikuuta 2026
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Perjantai 21. elokuuta 2026
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Keskiviikko 19. elokuuta 2026
Viimeksi vahvistettu
Maanantai 1. joulukuuta 2025
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muut tutkimustunnusnumerot
- 0587-25-FB
- 55136 (Muu apuraha/rahoitusnumero: Nebraska Research Initiative)
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
EI
IPD-suunnitelman kuvaus
IPD:tä ei jaeta, koska suoria mittauksia otetaan vain perustamittauksista, joita mallinnusohjelmisto tulee käyttämään.
Käytetyt komentosarjat ja koodi jaetaan avoimen lähdekoodin kautta, mutta se ei sisällä koehenkilöiden tietoja.
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Ei
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Joo
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .