Экзоскелет: будущее, которое уже наступило

Содержание
28 января 2018
Распечатать

На современном уровне развития медицины врачи пока еще не могут вылечить людей с парализованными конечностями. Инвалиды с повреждением спинного мозга вынуждены передвигаться на неудобных и громоздких креслах-колясках или костылях, на которых не везде можно проехать или пройти. Каждый человек с ограниченными возможностями хочет вновь встать на свои ноги, ходить и бегать, как все обычные люди. Различные фирмы и компании пытаются сделать все возможное, чтобы вернуть людей к полноценной жизни. В последние годы был совершён огромный прорыв в области медицины, был изобретен экзоскелет, который позволяет ходить людям с парализованными конечностями.

Это устройство предназначено для восполнения утраченных функций человека с двигательными нарушениями. Экзоскелет увеличивает мышечную силу и расширяет амплитуду движений за счет специального внешнего каркаса и приводящих элементов.

Экзоскелет способен повторить биомеханику человека.

История

Первые разработки экзоскелетов в западных странах были начаты еще в 60-х годах прошлого столетия, но они были неудачны, потому что созданные модели очень тяжелыми, имели массу около 680 кг. Такой вес экзоскелета значительно ограничивал его применение в обычной жизни.

Изначально экзоскелеты были созданы на Западе для нужд армии. Экзоскелет — это экспериментальная часть научных исследований ученых из Лаборатории робототехники и эргономики. Главный эксперт в области роботехники Хомайун Казеруни разрабатывал и создавал экзоскелеты для того, чтобы солдаты на поле боя могли поднимать тяжелые предметы. Первым плодом научных разработок этого ученого стал экзоскелет«HULC», авторскую лицензию, на который приобрела известная иностранная оборонно-техническая компания «LockheedMartin». Хомайун Казеруни в последующем отошел от военных заказов и стал разрабатывать экзоскелеты для инвалидов. Он очень увлекся этой идеей, потому что это изобретение поможет миллионам инвалидов на всей Земле.

В 2011 году в центре общественного внимания оказался разработанный его группой ученых экзоскелет. Первоиспытателем стал студент-инвалид Калифорнийского университета Остин Уитни. У него был диагностирован паралич нижних конечностей, но при помощи экзоскелета он смог самостоятельно передвигаться на торжественной церемонии вручения диплома.

Основная цель ученых была повысить самостоятельность людей с различными двигательными нарушениями. Это изобретение подарило возможность больным людям передвигаться.

Экзоскелет для человека с повреждением спинного мозга это не просто приспособление для прогулки, а ключ к самостоятельной жизни, который для него открывает целый мир возможностей. Для того чтобы добиться этой цели Хомайун Казеруни использовал все свои знания и ресурсы. По признанию ученого, он не остановится до тех пор, пока не сделает для людей-инвалидов все возможное. Экзоскелет стал для него смыслом труда и существования.

На Западе разрабатываются новые усовершенствованные модели, при помощи, которых человек с парализованными ногами может играть в футбол.

Экзоскелет — это приспособление, которое пристегивается к талии и бедрам и приводится в движении при помощи двух моторов расположенных по бокам, у человека по очереди выталкивается правая нога, а затем левая нога вперед. На каждом шаге машина создает определенный звук: «Вжик… Вжик…»

Классификация

По типу источника энергии и принципу работы привода экзоскелеты бывают:

  1. Активные;
  2. Пассивные.

По локализации:

  1. Для верхних конечностей;
  2. Для нижних конечностей;
  3. Экзоскелет-костюм.

По стоимости:

  1. Низкой стоимости (или «доступные»): 1000—10000 $;
  2. Средней стоимости: 10000—50000 $;
  3. Высокой стоимости — более 50000 $.

В зависимости от области применения:

  1. Медицинский;
  2. Военный;
  3. Космический;
  4. Промышленный.

По весу:

  1. Легкие – вес около 5 кг;
  2. Средние — вес от 5 до 30 кг;
  3. Тяжелые — вес более 30 кг.

По количеству функций:

  1. Простого назначения;
  2. Двойного назначения;
  3. С расширенными функциями.

По мобильности больного:

  1. Мобильные;
  2. Фиксированные (или стационарные)

Основной целью создания военных экзоскелетов явилось создание брони как у танка, при этом подвижность человека должна быть сохранена.

Медицинские экзоскелеты способны помочь травмированным людям, инвалидам, пожилым больным, которые в силу своего возраста и заболеваний имеют большие проблемы с опорно-двигательным аппаратом.

Некоторые модели экзоскелетов помогают спасателям при разборе завалов рухнувших зданий. Он может также защитить спасателя от падения обломков.

Разработкой российской модели экзоскелета под названием «ЭкзоАтлет» уже много лет занимается команда ученых из проекта «ExoAtlet». Этот экзоскелет предназначен для реабилитации после тяжелых травм и заболеваний, а также социальной адаптации и интеграции людей с различными нарушениями локомоторных функций нижних конечностей.

Данный вид экзоскелета подходит людям не только с повреждением или разрывом спинного мозга, но и пережившим инсульт.

Экзоскелет для инвалидов

REX – это моторизированный экзоскелетный костюм, который обеспечивает прямохождение людям, имеющим паралич нижних конечностей. Эта модель экзоскелета может быть использована дома, на работе, при выполнении многих ежедневных задач.

В последнее время в российской и зарубежной медицине стал использоваться экзоскелет для неходячих больных. Он предназначен для людей с ограниченными возможностями, инвалидизация которых наступила в результате травм спинного мозга или неудачных операций на позвоночнике. Медицинские экзоскелеты — это большой прорыв в медицине и науке. В настоящее время существует несколько моделей экзоскелетов российского и импортного производства и их можно приобрести даже через интернет

Производятся экзоскелеты во многих странах. Это изобретение сделало шаг навстречу будущим технологиям, облегчает жизнь больных с грубыми неврологическими нарушениями. В течение последних нескольких лет появляется большое количество медицинских учреждений, которые оснащены современным оборудованием для лечения и реабилитации больных с повреждением спинного мозга.

Показания для применения экзоскелета:

  1. После операций на спинном мозге;
  2. После травм сопровождающихся повреждением или разрывом спинного мозга;
  3. Пожилые люди с нарушением двигательной функции;
  4. Наследственные заболевания костей и суставов;
  5. После перенесенного инсульта;
  6. Грубые неврологические нарушения (парезы и параличи).

Преимущества применения экзоскелетов для инвалидов:

  1. Экзоскелет позволяет людям с ограниченными возможностями самостоятельно ходить. При его использовании не требуется дополнительных средств для стабилизации (например, костылей), руки человека остаются свободными;
  2. Экзоскелет может применяться у людей даже с полным повреждением позвоночника;
  3. Благодаря тому, что нет необходимости использовать костыли, практически исключена возможность получить ушиб или растяжение плечевого сустава;
  4. Экзоскелет для нижних конечностей позволяет человеку совершать самые различные движения – встать, приседать, идти вперед или назад, повернуться, стоять на одной ноге, подниматься по лестнице, ходить по наклонным поверхностям;
  5. Экзоскелет не труден в управлении. Все функции активируются при помощи специального джойстика;
  6. Экзоскелет незаменим в домашних условиях, он позволяет человеку себя обслуживатьсебя и выполнять самые обычные дела без помощи близких людей и сиделок;
  7. Экзоскелет может быть использован человеком в течение всего дня благодаря высокоемкостному аккумулятору;
  8. Вес экзоскелета REX составляет 38 килограмм. Он выдерживает человека весом до 100 кг и ростом от 1м42 см до 1м 93 см;
  9. Он имеет удобную систему фиксации и не вызывает болевых ощущений и дискомфорта при ношении в течение всего дня;
  10. Если больной какое-то время не двигается, а просто стоит, то заряд аккумулятора не тратится;
  11. Больной может легко попасть в те здания, которые не оснащены пандусом, также без особого труда может пользоваться общественным транспортом- автобусом и троллейбусом;
  12. Экзоскелет позволяет человеку спускаться и подниматься по лестнице без посторонней помощи;
  13. Больной с серьезными повреждениями спинного мозга сам может планировать свое свободное время и не зависеть от присутствия чужих людей, экзоскелет позволяет легко передвигаться по улице, встречаться с друзьями, посещать музеи и театры;
  14. Благодаря экзоскелету человек может находиться на свежем воздухе столько времени, сколько ему хочется, приготовить самостоятельно любое блюдо на кухне- ведь руки всегда свободны;
  15. Экзоскелет REX очень устойчив, поэтому человек может даже стоять на одной ноге;
  16. Экзоскелет дарит больному множество возможностей, мир не ограничивается одной квартирой. Благодаря экзоскелету человек может рисовать, играть на музыкальных инструментах, убираться, обнимать любимого человека;
  17. Помогает больному вертикализироваться.

Положительные эффекты для здоровья:

  1. Повышается настроение больного и общий жизненный тонус;
  2. Благодаря постоянному движению у человека уменьшается жировая ткань;
  3. Улучшается функция кардиореспираторной системы;
  4. Повышается подвижность суставов;
  5. Улучшается трофика тканей;
  6. Является профилактикой дегенеративных изменений в мышцах и костях;
  7. Улучшается вентиляция легких, повышается минутный дыхательный объем;
  8. Улучшается работа желудочно-кишечного тракта;
  9. Ходьба улучшает кровообращение всех органов и тканей;
  10. Улучшается работа мочевыделительной системы;
  11. У больного не образуются пролежни.

Экзоскелет, благодаря специально установленным датчикам, в точности повторяет биомеханику движений в тазобедренном суставе. Это устройство существенно снижает нагрузку на мышцы и суставы нижних конечностей.

Конструкция может быть оснащена системой датчиков, определяющих функциональные возможности человеческого тела: угол наклона, скорость передвижения.

Другая модель экзоскелета устроена так, что в независимости от того, может ли двигаться человек, она поможет ему принять вертикальное положение, а также поднять достаточно большой груз до 80 килограммов.

Российские ученые тестируют предварительные партии прототипов экзоскелетов на добровольцах, и на основе полученных данных вносят изменения в конструкцию и в систему управления.

В ходе клинических исследований ученых и врачей необходимо будет учесть и особенности каждого инвалида. В настоящее время модели экзоскелета не универсальны, и не подходят людям любого роста, веса и возраста. Ученые пытаются создать и усовершенствовать экзоскелет для детей.

Японский экзоскелет

«HAL» —это экспериментальный экзоскелет, который был разработан в японском университете Цукубы.

На данный момент существует два основных прототипа:

  1. «HAL 3» — предназначен для восстановления двигательной функции ног больного;
  2. «HAL 5» — используется для восстановления работы рук, ног и торса пациента.

При помощи «HAL 5» человек может поднимать и переносить очень тяжелые предметы, которые в пять раз превышаютобычную нагрузку.

Эти экзоскелеты имеют сервоприводы, которые приводятся в действие электрическими импульсами, вырабатываемыми мышечными волокнами человека и улавливаемыми специальными прикрепленными к коже больного электродами.

Импульсы поступают в строенный компьютер, который сразу же оценивает нагрузки и активирует определенные сервоприводы экзоскелеты.

Питание экзоскелета происходит за счет батареи напряжением в 100 вольт, которая прикрепляется к талии больного.

Однако стоимость экзоскелетов очень высокая, купить его инвалид не может. Поэтому должны быть разработаны социальные программы на государственном уровне, которые помогут приобретать эти устройства за счет средств федерального бюджета.

Пока же планируется приобретать экзоскелеты в реабилитационные центры, которые их будут использовать для больных в восстановительном периоде после травм, операций, инсультов.

Также читайте:
28 января 2018
Лечение стволовыми клетками тяжелых хронических заболеваний продолжает совершать революцию во многих областях медицины. Учеными из канадского Университета города Торонто были ...
28 января 2018
Стволовые клетки в последние несколько лет стали широко использоваться в регенеративной медицине. Их берут непосредственно из костного мозга, крови или жировой ткани. Эти клетки ...
28 января 2018
Крем Артропант – это эффективный противовоспалительный и регенерирующий препарат, который основан на натуральных экстрактах из пантов алтайского марала. Основное действие данного ...
28 января 2018
Учеными из американского колледжа ревматологии были проведены исследования, которые показали, что некоторые виды переломов, вызванные остеопорозом, могут привести к ...
28 января 2018
Западные ученые создали специальный биоразлагаемый имплантат или исчезающий протез, который может помочь в лечении переломов. Пластик создан из кукурузного крахмала в сочетании с ...
У Вас остались вопросы или Вы хотите выразить свое мнение?
Пишите нам!
Как Вас зовут? *
Ваш email *