TWIN: Экзоскелет для нижних конечностей

TWIN: Экзоскелет для нижних конечностей

26 Mar 2024
59

Недавно итальянские ученые представили экзоскелет для нижних конечностей, получивший название TWIN. По их словам, они разработали его таким образом, чтобы его было легче носить, чем конкурирующие экзоскелеты, присутствующие на рынке.

TWIN — это результат сотрудничества между Rehab Technologies IIT (совместная лаборатория Итальянского технологического института и Центра протезирования INAIL) и протезного подразделения Национального института страхования от несчастных случаев на производстве в Болонье.

Пока экзоскелет является лишь прототипом, но, по словам разработчиков, они надеются вскоре вывести его на рынок.

Ученые разработали TWIN, чтобы позволить людям с ограниченными или даже отсутствующими двигательными способностями нижних конечностей сохранять вертикальное положение. К ним относятся люди с полными повреждениями спинного мозга.

Экзоскелет не является самобалансирующимся, но он может позволить владельцу ходить с помощью костылей или ходунков, а также вставать и садиться.

По словам ученых, TWIN имеет две уникальные особенности, которые выделяют его на фоне других. Первая — это то, что он изготовлен из легких материалов, таких как алюминиевый сплав. Вторая — система состоит из модульных компонентов, что еще больше облегчает ее использование и транспортировку.

Конструкция TWIN трансформируется в зависимости от физических характеристик пациента. Она регулируется с помощью телескопических звеньев, расположенных на уровне бедренной и большеберцовой костей. Разработчики также сделали опоры для лодыжек и стоп разных размеров. Таким образом, TWIN может адаптироваться к эргономике пользователя, будь то мужчина или женщина, молодой или взрослый человек.

Моторы TWIN задействуют коленные и тазобедренные суставы, создавая полностью настраиваемую модель движения конечностей пациента с точки зрения длины и типа шага, а также скорости ходьбы. Срок службы аккумулятора составляет около четырех часов, а его подзарядка занимает около часа.

TWIN имеет три модели управления, которые также адаптируются к пациенту. Экзоскелет оценивает степень двигательного дефицита человека, носящего его, в частности, его способность к автономной ходьбе. Режимы работы экзоскелета следующие:

  • Режим ходьбы. Команда разработала его для пациентов с отсутствующей двигательной функцией. В этом режиме экзоскелет формирует модель ходьбы в соответствии с запрограммированными параметрами.
  • Режим переучивания. Режим предназначен для пациентов с частичным нарушением двигательной функции нижних конечностей, которые способны выполнять более или менее автономные движения, но испытывают трудности на некоторых этапах шагов. В этом случае экзоскелет поддерживает движения пациента с большей или меньшей интенсивностью, направляя их на оптимальную опорную траекторию.
  • Режим TwinCare. Команда разработала этот режим для пациентов с частичным и дифференцированным нарушением двигательных функций двух конечностей. В этом случае одна нога может быть здоровой и двигаться автономно, а другой требуется помощь в некоторых фазах шага.

Оператор, например, физиотерапевт в реабилитационной клинике, может управлять TWIN с помощью специального приложения для Android, установленного на прилагаемом планшете. Графический интерфейс позволяет управлять экзоскелетом при выполнении различных запрограммированных действий, задавать кинематические параметры движения и выбирать между различными режимами выполнения шагов.

Помимо использования в реабилитационных клиниках во время сеансов физиотерапии, TWIN можно носить ежедневно даже в течение нескольких часов. По словам разработчиков, принятие вертикального положения приносит значительные преимущества с точки зрения опорно-двигательного аппарата, кровообращения, психологической и пищеварительной систем для инвалидов-колясочников.

Они добавили, что следующей целью TWIN является сертификация в ЕС, после чего начнется процесс промышленного производства.