Экзоскелеты в медицине

Первым комментарием к моему предыдущему посту про робототехнику в медицине была просьба (или вопрос) написать про используемые экзоскелеты.

Что такое экзоскелет? Это “внешний скелет”, который за счет каркаса увеличивает силу человека. Он должен повторять биомеханику, что позволит ему пропорционально увеличивать силу при движениях. Среди сфер применения экзоскелетов — военное дело, сельское хозяйство и медицина.

О таких разработках в медицинской сфере — прошу под хабракат.

Первый экзоскелет

Сначала — немного истории. Как и многие изобретения, экзоскелет пришел к нам из военной сферы. Первый образец был разработан General Electric и армией США в 1960-е годы. Внушительно выглядит, не правда ли? Усилия, которые вы применяете при подъеме четырех с половиной килограммов, он трансформировал в 110 кг.

Но у него было два минуса: это вес в 680 кг и невозможность сверить движение с движением человека. То есть он обратную связь после начала движения от человека не получал.

Затем неоднократно разрабатывались экзоскелеты для армии. Ведь они могут сильно увеличить грузоподъемность одного солдата, чтобы тот мог взять с собой пулемет побольше и снаряжения на полк.

А кому еще нужно увеличивать силу? Тем, у кого ее слишком мало. Тем, кто парализован и не может ходить самостоятельно. Именно им могут помочь подобные проекты.

Экзоскелет для медсестры

Кому, как не японцам, придумывать экзоскелеты для заботы о пожилых? Только в этом случае это забота и о молодых – о медсестрах, которым приходится поднимать и перекладывать пациентов. Предназначение такого экзоскелета, как и робота Ribo, в перекладывании.

Power Assist Suit в Японии представили в 1990-х годах.

Позже в Японии представили HAL – киберкостюм-экзосклеет. Изначально он предназначен именно для поднятия и перемещения пациенов. Кроме того, он мог помогать пожилым людям и инвалидам самостоятельно передвигаться.

ReWalk

Администрация по контролю за продуктами и лекарствами США только летом этого года зарегистрировала первый экзоскелет для реабилитации пациентов с травмами позвоночника.

ReWalk от израильских разработчиков имеет пульт дистанционного управления в форме наручных часов. Вот только костыли лучше использовать — для дополнительной устойчивости. Все лучше, чем сидеть в кресле, как мне кажется.

Пару лет назад этот костюм помог парализованной женщине преодолеть марафон.

ЭкзоАтлет

ЭкзоАтлет — это разработка российская. Она предназначена “для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижних конечностей”.

До промышленных масштабов производства еще далеко, но прототип, судя по информации в сети, уже действует. Если есть что добавить на эту тему — пожалуйста, пишите в комментарии или в личные сообщения.

Мягкие экзоскелеты

Гибкий экзоскелет, повторяющий биомеханику ноги человека, может быть перспективным направлением в этой области. Ведь железки вокруг ноги явно уступают здоровым частям тела по маневренности.

Сразу несколько университетов и разработчик носимых датчиков BioScience разрабатывают вот эту “накладку” с искусственными мышцами, датчиками и прогаммным обеспечением. Здесь видны и искусственные сухожилья, и искусственные мышцы, протянутые с внешней части ноги.

Большая сложность состоит именно в гибкости: ведь поэтому способы контроля, то есть датчики, должны отличаться особой точностью.

Такое оборудование поможет не только людям с нарушениями подвижности стопы и голеностопа (пока только там работает устройство), но в дальнейшем может быть использовано в других областях — на руках, например.

На этом видео хорошо видны искусственные мышцы, а также показаны сенсоры, используемые в этом мягком экзоскелете.

3D-печать

3D принтеры в медицине могут быть очень полезными. Как они помогли Аманде Бокстел, парализованной от пояса и ниже. Специалисты компании 3D Systems отсканировали ее тело, и вместе с EksoBionics распечатали этот экзоскелет.

Думаю, это потрясающе круто — после долгих лет невозможности ходить снова встать на свои ноги.

Робокостюм и футбол

Джулиано Пинто на открытии Чемпионата мира 2014 году по футболу пнул мяч. Вроде бы ничего интересного — пнул и пнул. Но он полностью парализован, этот 29-летний парнеь. Контролировал экзоскелет он с помощью собственного мозга, а не с помощью удаленного управления или собственных ног, в которых оставалась хоть какая-то возможность движения.

Создатель этого экзоскелета Мигель Николесис из Бразилии. Правительство страны выделило ему на эти разработки 14 миллионов долларов, что не такая уж и высокая сумма, если сравнивать с тем, сколько тратят на подобные проекты в США.

Станет ли нейроуправление будущим в протезировании и экзоскелетах? Мне кажется очевидным, что работа в этом направлении должна вестись со страшной силой. Но для этого необходимо привлекать инвестиции.