Меню
Ваша корзина

Экзоскелеты: роботизированные конструкции, заставляющие снова ходить парализованных людей

Экзоскелеты: роботизированные конструкции, заставляющие снова ходить парализованных людей

Мужчина с параличом нижних конечностей сделал первый удар на чемпионате мира в Бразилии в 2014 году; еще один парализованный мужчина мог двигать всеми четырьмя конечностями посредством управления разумом, а еще один мог идти по проходу с любовью всей своей жизни благодаря роботизированным структурам, называемым экзоскелетами. Это всего лишь несколько умопомрачительных и трогательных историй об их нынешней мощи, но они еще не полностью раскрыли свой потенциал. Мы посмотрели, на что способны технологии экзоскелетов сегодня и что они обещают в будущем.


Экзоскелет становится реальным, как пончик

Помните огромных механических зверей, сражающихся против коренных жителей на луне Пандора в «Аватаре»? А как насчет Тома Круза, расширяющего свои возможности с помощью экзокостюмов в «Грань будущего», или Мэтта Дэймона, «ищущего выход», превращаясь в роботизированную конструкцию в Элизиуме ? В научно-фантастических фильмах много лет рассказывалось о способах придать хрупким людям больше мышечной силы, защиты и выносливости с помощью металлических решений, пока они, наконец, не появились в виде экзоскелетов.


По сути, это роботизированные конструкции, которые прикрепляются к суставам для замены мышечной силы, когда это необходимо. Мобильные платформы содержат в рюкзаке компьютер, который часами может приводить в действие компоненты робота. Их цель - обеспечить поддержку спины, плеч, талии и бедер, почувствовать движение пользователя и помочь движению для подъема и удержания тяжелых предметов, снижая нагрузку на спину. Первые прототипы не могли точно имитировать то, как мы ходим, но они определенно становятся лучше, элементы становятся тоньше, их источник энергии становится сильнее, и, как показали последние новости, они уже могут контролироваться разумом.


Хотя кажется, что их легко сделать, инженерам-механикам предстоит преодолеть серьезные проблемы: как обеспечить достаточную мощность для конструкции? Как вы обеспечите совместную гибкость? Как вы обнаруживаете и контролируете недействительные движения? Как уменьшить вес компонентов, чтобы их не было слишком тяжело носить в течение длительного времени? Как вы их настраиваете? И, наконец, как облегчить им адаптацию? На данный момент от пользователя требуются серьезные усилия: типичным пациентам требуется от 20 до 70 сеансов, чтобы научиться пользоваться этими носимыми роботами.




Тем не менее, мы считаем, что у этих мобильных систем есть светлое будущее, поскольку они возвращают ощущение движения парализованным, помогают врачам в течение долгих часов хирургических операций или даже позволяют пенсионерам дольше выполнять рабочие места, требующие тяжелой работы. Давайте разберем их потенциал здесь.


Чудесная помощь парализованным

115 миллионов - это количество шагов, которые экзоскелеты Ekso Bionics, калифорнийской компании, основанной в 2005 году, помогли парализованным людям сделать, что иначе было бы невозможно. Их роботизированные конструкции используются людьми с различной степенью паралича, вызванного различными причинами, но в основном травмами спинного мозга, а также различными игроками отрасли для повышения силы. Его костюм Ekso GT получил одобрение FDA в 2015 году.


Расс Ангольд, технический директор Ekso Bionics, сказал The Medical Futurist, что «действительно интересно, что менее чем за 2 года в нашей базе данных было более 3000 разных людей. Устройство помогает многим людям, которые иначе не могли бы работать, или их лечение заняло бы много времени. Наша работа - дать им технологии, которые позволят им оставаться здоровыми и жить полноценной жизнью». Энголд отметил, что любая новая технология сталкивается с препятствиями, и этот паралич может быть эмоционально тяжелым для пациентов. Хотя компания старается не преувеличивать возможности устройства, они работают над тем, чтобы получить широкое признание среди медицинских специалистов и пациентов, которые могут извлечь выгоду из своих экзоскелетов.


Еще одна замечательная компания с вдохновляющими человеческими историями - израильская ReWalk Robotics. Доктор Амит Гоффер основал компанию в 2001 году после жизненно важного несчастного случая, в результате которого он стал парализованным. Он был пионером изобретения и разработки носимого экзоскелета ReWalk Robotics, который позволяет людям с параличом нижних конечностей снова ходить. Несмотря на то, что технология в настоящее время не позволяет ему снова ходить из-за степени его травм, его упорство в разработке носимого экзоскелета, чтобы другие могли ходить, проложило путь для реабилитации и персональной системы ReWalk, которые будут использоваться более чем 1000 человек. по всему миру сегодня. К настоящему времени FDA также оценило работу компании: в 2014 году оно одобрило систему ReWalk Personal.




Технологии экзоскелетов стремительно развиваются

В последние годы увеличилось количество компаний, стремящихся создать экзоскелеты, которые могут помочь парализованным. Здесь можно привести бесчисленное количество примеров. В 2018 году, японская робототехника компания Cyberdyne уже получил одобрение от FDA, чтобы сделать его нижней части тела экзоскелет, известный как Hybrid Assisted Limb или HAL, доступный для американских пациентов.


Итальянские инженеры из Perceptual Robotics Laboratory разработали так называемый Body Extender - робота, который может перемещать тяжелые предметы в качестве экзоскелета, поднимая около 50 килограммов каждой рукой. Однако команды швейцарских компаний Hocoma и Reha Technology также работают над роботизированными конструкциями, помогающими нуждающимся, и к ним присоединяется гораздо больше стартапов по всей Европе. Например, французский стартап Wandercraft разработал экзоскелет, позволяющий пользователям ходить без помощи рук, а испанский Marsi Bionics работает над носимой структурой походки, специально разработанной для детей с нервно-мышечными заболеваниями.


Теперь, это только начало славного завоевания рынка экзоскелета. По оценкам исследователей, мировой рынок уже стоит более 125,6 млн долларов и приносит более 100 млн долларов дохода в год, но ожидается, что к 2025 году его размер достигнет почти 1,9 млрд долларов.




Роботизированные хирурги и...

Эти металлические конструкции могут не только помочь пациентам, перенесшим инсульт или травму спинного мозга, но и оказать большую поддержку медицинскому персоналу. Представьте себе команду спасателей, отодвигающую огромные камни, покрывающие людей под обрушившимися зданиями, медсестер, которые легче переносят тяжелых пациентов, или врачей, которым помогают экзоскелеты, переносящие долгие часы хирургической операции.


Когда хирург из США, который в настоящее время использует инвалидную коляску, подал заявку на медицинское страхование экзоскелета, план медицинского страхования сначала отклонил это. Но комиссия по анализу постановила, что экзоскелет был необходим, потому что он позволял врачу ходить, таким образом, постановив, что экзоскелет «необходим с медицинской точки зрения». Роботизированный экзоскелет ReWalk стоит 69 500 долларов, и это решение может стать поворотным моментом для людей с травмами спинного мозга, а также для медицинских работников, которые считают, что использование экзоскелета в своей работе может иметь значение.


И это определенно начало оказывать влияние. В марте 2019 года врачи южнорусской больницы заявили, что им сделали первую в Европе операцию с помощью экзоскелетов. ExoChair, разработанный при поддержке робототехнического подразделения Сбербанка, предназначен для поддержки нижних конечностей и области таза, чтобы помочь снизить утомляемость и повысить эффективность. Экзоскелет врачи использовали во время 12-часовой урологической операции. Мы полагаем, что в ближайшее время в медицинских учреждениях появится больше подобных примеров.




… Медсестры в экзокостюмах

Не только доктора, но и медсестры могли получить пользу от нежных металлических зверей. Например, Кейджиро Ямамото и его команда из Технологического института Канагавы в Японии спроектировали и построили прототип «силового костюма» с шарнирным металлическим каркасом, который крепится к конечностям пользователя, чтобы буквально снять бремя с плеч (и спины) медсестер. Основная роль костюма Power Assist Suit - помогать медсестрам и физиотерапевтам поднимать пациентов на кровати и вставать с них. В ходе испытаний медсестра весом 64 килограмма смогла поднять и перенести пациента весом 70 килограммов. Например, только в Национальной службе здравоохранения Великобритании 3600 медсестер ежегодно вынуждены брать отпуск из-за проблем со спиной, экзоскелеты могут означать огромное облегчение.


В 2019 году группа профессионалов провела в Университете Тампере эксперимент по вопросу о том, как медсестры относятся к использованию экзоскелетных жилетов. В то время как восприятие металлических конструкций в целом довольно положительное - медсестры считают, что вспомогательные средства, которые они могут использовать в настоящее время, менее надежны и они склонны обращаться к технологиям - после эксперимента чувства к экзоскелетам были смешанными. Они считали, что конструкции все еще нуждаются в доработке: чтобы они были как можно более легкими и легкими, а не на сто процентов надежными. Кроме того, медсестрам необходимо привыкнуть к экзоскелетам, поскольку студенты-медсестры, у которых не так много опыта, могут адаптироваться к ним легче, чем те, кто уже привык использовать свои собственные методы при работе с пациентами.




Будущее держит пенсионеров в экзоскелетах

Тем не менее, мы считаем, что из-за их потенциала и экспоненциального падения цен в ближайшие годы экзоскелеты вскоре получат действительно широкое распространение. Настолько, что медицинский футурист даже рассчитывает, что по достижении ста лет он сядет на космический корабль к Марсу в экзоскелете.


И нам даже не нужно так долго ждать. Роджер Баренц, основатель голландской Laevo Delft, считает, что через 10 лет в каждой семье будет какое-то решение типа экзоскелета. Гаурав Генани, основатель еще одного голландского стартапа по созданию экзоскелетов, SkelEx, также считает, что «через 10 лет экзоскелеты с приводом от двигателя, существенно увеличивающие человеческие силы, должны стать обычным явлением. За 25 лет носимые технологии должны развиваться в геометрической прогрессии, что приведет к слиянию передовых материалов, датчиков и исполнительных механизмов с человеческим телом».


Таким образом, эти металлические конструкции будут использоваться для сборки сложных изделий, таких как самолеты, подъем тяжелой техники, пакетов или даже людей в различных отраслях промышленности. Например, даже государственная французская железнодорожная компания разрабатывает универсальный экзоскелет, который поможет работникам избежать риска физических заболеваний. Экзоскелеты, шарнирно-сочлененные скобы, разработанные в «инновационном партнерстве» со специализированной компанией Ergosanté Technologie, были разработаны для помощи в обслуживании поездов и обеспечивают поддержку в поддержании трех положений с помощью механических средств: шейного отдела, когда работник смотрит вверх, положение рук в воздухе и наклон туловища вперед.


И если подумать еще дальше нестандартно, представьте, как экзоскелеты могут помочь нашему стареющему обществу. Они могут помочь пенсионерам дольше оставаться на работе, поскольку физическая сила и выносливость больше не будут ограничивать их работу. И представьте себе всю вселенную экзоскелетов, связанную с конечной целью разработок: контролем над мозгом. Какие перспективы открываются перед здоровыми людьми при ношении экзоскелетов, особенно управляемых мозгом? Можем ли мы оказаться на первом этапе киборгизации? Мы очень легко в это верим.

Написать отзыв

Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо