Proof-of-concept av et robotisk kneeksoskjelett hos friske personer og hemiparetiske pasienter under gang.

- Kort navn: Proof-of-concept av et ensidig robotisk kneeksoskjelett og evaluering av dets effekter over gangsymmetri.

- Materialer: Etterforskerne har utviklet en kne-ankel-fot-ortose (KAFO) som består av to ledd på linje med brukerens kne og ankel. Lengden på stengene og posisjonene til bøylene kan skreddersys til antropometrien til forskjellige brukere. Kneleddet aktiveres av en DC børsteløs motor EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Sveits) kombinert med en harmonisk drivenhet CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Overføringsforholdet på 1:60 til dette systemet muliggjør bruk av et gjennomsnittlig dreiemoment på 35Nm. Ankelleddet til prototypen forblir ikke-aktivert og ubegrenset, noe som muliggjør fri bevegelse i sagittalplanet. Totalvekten til KAFO er ca. 4 kg.

Prototypen er utstyrt med sensorer som gir informasjon om systemvariabler som brukes for kontroll av den i sanntid, for eksempel fleksjonsvinkelen til robotleddet eller interaksjonsmomentet mellom bruker og robot. I tillegg måles gangskinematikken til brukeren ved hjelp av treghetsmålingsenheter (IMUs) og kontakten av begge føttene med gulvet av Force Sensing Resistors (FSRs).

Systemet bruker en adaptiv frekvensoscillator for å estimere den kontinuerlige gangfasen til det kontralaterale lemmet og assisterer synkront det paretiske beinet ved å følge to forskjellige kontrollstrategier: (1) Replikering av bevegelsen av lydbenet (ekkostrategi) eller (2) induserer en sunn gangmønster på paretisk ben (Mønsterstrategi). Handlingen til roboten avhenger av gangfasen til det assisterte benet: under stilling forsterker roboten lemmet slik at systemet som består av benet og eksoskjelettet kan belaste brukerens vekt og ikke kollapse, mens under svingfasen styrer roboten lems bevegelse i henhold til Assisted-As-Needed (AAN) paradigmet skaper en krafttunnel rundt den foreskrevne banen.

- Prosedyrer: Forsøkspersonene ble bedt om å gå på en tredemølle med konstant hastighet under forsøk på 5 minutter. Alle forsøkspersonene gjennomførte fire forskjellige typer forsøk: (1) NoExo: forsøkspersonene bar bare treghetssensorene og trykksensorene for innleggssålene for å få sin basale bevegelse; (2) Fri: forsøkspersoner hadde på seg eksoskjelettet selv om aktuatoren var mekanisk frakoblet, slik at den muliggjorde fri bevegelse av kneet; (3) Ekko: enheten ga ganghjelp etter ekkokontrollstrategien; og (4) Mønster: enheten ga ganghjelp etter mønsterstrategien. Under forsøk brukte pasientene en sikkerhetssele, selv om den ikke støttet noen vekt. Før gjennomføringen av forsøkene var ganghastigheten selvvalgt av forsøkspersonene til et behagelig nivå. Forsøkspersonene hvilte mellom forsøkene i minst fem minutter for å unngå tilpasning og læringseffekter fra forsøk til forsøk.

Friske forsøkspersoner utførte også et tidligere forsøk under variabel ganghastighet (VariableSpeed). De gikk over tredemøllen som i NoExo-tilstanden, selv om ganghastigheten varierer tilfeldig fra 1 km/t til 3 km/t i trinn på 0,2 km/t i minst 15 sekunder.

- Intervensjonstilbydere En fysioterapeut og en ingeniør er til stede under forsøkene. Den første er ansvarlig for å vurdere den basale gangarten til forsøkspersonene og evaluere tilstanden hans/hennes mens hjelpen gis. Ingeniøren er ansvarlig for å administrere enheten og registrere dataene.

Begge forskerne overvåker troskap til intervensjonen ved direkte veiledning.

• Leveringsmåter Protokollen leveres til én deltaker om gangen. Hver pasient fullfører protokollen én gang.
• Location Hospital Beata María Ana (Madrid, Spania)
• Skreddersøm og modifikasjoner Protokollen forblir uendret på tvers av applikasjoner. Den eneste tilpasningen til pasientene er valget av komfortabel ganghastighet for forsøkene.