Exoskelet » Historie » Revize 10
Revize 9 (Jednatel J.H., 2019-06-17 13:15) → Revize 10/11 (Jednatel J.H., 2019-07-21 15:54)
{{>toc}}
h1(#top). Experimentální systém robotického exoskeletu kostry dolních končetin ESRE-OMI
Robotické exoskelety dolních končetin jsou zdravotnické prostředky, určené výrobcem pro použití u člověka za účelem mírnění nebo kompenzace poranění nebo zdravotního postižení, jímž je těžká až úplná ztráta hybnosti dolních končetin, jejíž příčinou je nesprávná funkce mozku, míchy, míšních kořenů, periferních nervů a svalů anebo v rámci rehabilitace po operacích kloubů kolene a kyčle, případně v rámci rekonvalescence chodidel.
ESRE-OMI se řadí do 1. generace zdravotnických prostředků v kategorii robotických exoskeletů dolních končetin. Slouží k výzkumu a vývoji metod a systémů nestacionární roboticky asistované chůzi v prostoru pro léčebnou rehabilitaci v interiéru a lehkém exteriéru za příznivých klimatických podmínek, pod vedením anebo pouze dohledem terapeuta, experimentátora nebo za asistence seznámené osoby, po rovině a případně po schodech a s oporou horních končetin. Použití je možné i v domácím prostředí, s očekávaným naplněním cílů terapie nebo experimentu, jimiž jsou snížení spasticity (pozor na kontraindikace, viz nekontrolovaná spasticita), zvětšení rozsahu pohybu a zlepšení stability trupu, obnova chůzových vzorů, remodelace neuronálních okruhů v míše a případně v mozku, zachování víry v samostatnou chůzi, snížení deprese. ESRE-OMI není vhodné používání bez asistence.
-------------------------------------------------------------
h2(#area). Oblasti využití ESRE-OMI
Asistivní/kompenzační chůzový exoskelet exoskelet ESRE-OMI je experimntální vědecký systém zdravotnického prostředku určený pro aplikaci na probandech a to především pro výzkum 2. a 3. generace exoskeltů a vývoj:
* nových řídicích metod robotických exoskeletů dolních končetin;
* metod kontroly rovnováhy k omezení rizika pádu;
* možnosti chůze vlastní silou (zbytková síla končetiny, hemipostižení);
* chůze bez opory horních končetin pro domácí použití;
* metody detekce překážek při chůzi vzad či úkroku stranou;
* konstrukcí pružného kroku;
* komplexních algoritmů a vícestupňových návrhů pro stoj z lehu na podlaze;
* robotické rehabilitace chůze u probandů s míšní lézí a CMP;
* robotické rehabilitace chůze u probandů po operaci kloubů kolene a kyčle, případně v rámci rekonvalescence chodidel;
* motorizovaných ortéz dolních končetin pro chůzi;
* ortéza dolních končetin ovládaných zevní silou;
* bateriových bionických exoskeletů.
-------------------------------------------------------------
h2(#descr). Popis ESRE-OMI
ESRE-OMI je částečná ortéza pokrývající kloub kolene a kotníku. Aktuátor dodává energii pohybu kolene. Ortéza je s trupem spojena v sedací oblasti pomocí úvazku. Kontrolní elektronika a akumulátory jsou umístěny v malém batohu.
Robotický exoskelet dolních končetin ESRE-OMI je nestacionární telemedicínský systém vyznačující se:
* fixačním úvazkem pro upevnění exoskeletu v oblasti pletenece dolní končetiny (cingulum membri inferioris) a pasu;
* fixačními popruhy pro upevnění exoskeletu v oblasti kosti stehenní (femur);
* fixačními popruhy pro upevnění exoskeletu v oblasti kostí bérce (ossa cruris);
* fixačním lůžkem pro upevnění exoskeletu v oblasti kostí kosti nohy (ossa pedis);
* bateriovým napájecím zdrojem pro funkci exoskeletu bez primárního napájení po dobu až několika hodin;
* nastavitelností parametrů konstrukce: délka bérce, stehna, šíře pánve, rozsahy flexe-extenze kolene, korekce délky končetiny;
* nastavitelným stupněm volnosti DOFAG umožňující flexi a extenzi kolene a umožňuje fixaci kolene v konkrétním úhlu;
* pomocným aktuátorem AAG v oblasti kolenního kloubu o síle 70 Nm, který asistuje dvojhlavý sval stehenní, sval pološlašitý, sval poloblanitý při flexi a čtyřhlavý sval stehení při extenzi;
* nastavení rozsahu pohybu DOFAG bránící hypertenzi kolene;
* nastavitelným stupněm volnosti hezelního kloubu DOFAT umožňující případně fixující plantární a dorzální flexi,
* fixací pronace a supinace DOFAT;
* fixací bérce znemožňující pohyby zevní a vnitřní rotace nohy;
* fixací dolního kloubu zánártního a pohybů everze a inverze.
-------------------------------------------------------------
h2(#law). Podmínky užívání ESRE-OMI
Možné současné zdravotní indikace probandů nestacionárního robotického exoskeletu ESRE-OMI:
* těžké až úplné postižení hybnosti dolních končetin při zachovalé dobré funkci horních končetin;
* aktivní uživatel mechanického vozíku, jenž zvládá samostatně přesuny na vozík a z vozíku, včetně ostatních přesunů vsedě;
* pacienti zvládající stoj, případně s použitím ortéz s oporou o 2 FH nebo bradla, nebo alespoň tolerující vertikalizaci do stoje na stavěcím stole (stojanu);
* pacient má dobrou kloubní hybnost v kyčelních, kolenních, ramenních a hlezenních kloubech.
Prokyber nedoporučuje používat ESRE-OMI v případě kontraindikace:
* Omezený rozsah pohybu, který by bránil probandovi k dosažení normálního, recipročního vzoru chůze nebo by omezoval probanda zvládat změny poloh ze sedu do stoje a zpět
* Snížená svalová síla horních končetin, která by snižovala schopnost udržovat rovnováhu a schopnost používání berlí anebo chodítka
* Nestabilita páteře (nebo používání spinální ortézy, pokud lékař nerozhodl jinak)
* Nevyřešená/nezaléčená hluboká žilní trombóza
* Snížená tolerance stoje kvůli ortostatické hypotenzi
* Významná osteoporóza, jež brání bezpečnému postavení nebo která může zvýšit riziko zlomenin způsobené tím, že pacient stojí nebo chodí
* Nekontrolovaná spasticita
* Nekontrolovaná autonomní dysreflexe (AD)
* Otázky integrity kůže na kontaktních plochách se zařízením nebo na površích, které by nedovolovaly/neumožňovaly pacientovi sedět
* Rozdíl v délce stehen větší než 1,3 cm nebo bérců větší než 1,9 cm
* Kognitivní postižení ovlivňující plánování pohybu anebo impulsivitu
* Těhotenství
* Kolostomie
* Omezený rozsah pohybu v dolních končetinách nebo ramenou
* Zahojený vřed nad křížovou kostí s tenkou, křehkou pokožkou
* Nedávná historie nekontrolované ortostázy – ortostatického kolapsu
* Aktivní heterotopické osifikace, dysplazie kyčelního kloubu nebo abnormality osy kyčelního kloubu
* Rozdíly v délce dolních končetin a/nebo kostní abnormality, které by bránily bezpečnému použití
-------------------------------------------------------------
h2(#spec). Technická specifikace ESRE-OMI
*Řídicí jednotka [[MB_v1_|PAC-X]]* je vybavena firmwarem AMMI-DAM-3D, který multiplikačně komunikuje jak s PC (libovolný OS) tak s mobilními zařízeními s OS Android. AMMI-DAM-3D je ovládán a odesílá data skrze Wi-Fi (IEE802.11) a TCP port (IEE802.3) a skrze RS-232 a USB 2.0 pomocí jednoduchých příkazů a sdělení anebo skrze SD kartu na kterou ukládá záznamy dat a může být konfigurován.
!ESRE-OMI_processes_ver.1.0.png!
Zařízení je kompatibilní se SW Matlab. Prokyber poskytuje SW v podobě skriptů a funkcí pro komunikaci se zařízením, pro vizualizaci a předzpracování dat. SW umožňuje snadný export dat do csv souboru pro další zpracování.
|_\2.TABULKA TECHNICKÝCH SPECIFIKACÍ |
|Označení (obchodní/typové) |Diferenční/absolutní 3D magnetometr / ESRE-OMI|
|Výrobce |prokyber s.r.o. |
|_. *PARAMETR* |_. *HODNOTA PARAMETRU* |
|Typ aktuátoru AAG | 2-fázový krokový motor |
|Příruba/pouzdro aktuátoru AAG | NEMA34 86×86×65 mm |
|Moment aktuátoru AAG | 70 Nm |
|Úhlová rychlost aktuátoru AAG | 0 až 0,79 rad/s (45 °/s)|
|Nastavení kroku aktuátoru AAG | 1,75 mrad (6') |
|Parametry převodovky AAG | 3Nm@200RPM/79,58@7,54RPM|
|Počet a typ kinematických jednotek |3x MEMU 3/3/3 |
|/3. Měřené veličiny MEMU |translační pohyb (akcelerace)|
|rotační pohyb (úhel) |
|natočení v mag. poli |
|Chyba měření MEMU |< 5 % |
|Rozsahy měření rotace MEMU |± 250, 500, 1000, 2000 °/s|
|Rozsahy měření akcelerace MEMU |± 2, ± 4, ± 8, ± 16 g |
|Rozsah měření mag. pole MEMU |± 4800 uT |
|Frekvence měření MEMU |100 Hz |
|Rozlišení snímačů MEMU |14 bit |
|Synchronizace snímačů MEMU |integrovaný RTC |
|Počet a typ dynamických jednotek |2x tenzometrický snímač (SG)|
|/2. Měřené veličiny SG |tah N |
|tlak N |
|Max. zatížení SG (RCmax) | 200 kg (1962 N) |
|Absolutní chyba měření SG |± 0.0100 % |
|Pohyb nulové hodnoty SG |± 0.0083 % |
|Chyba excentrického zatížení SG |± 0.0024 % |
|Frekvence měření SG |100 Hz |
|Rozlišení snímačů SG |12 bit |
|Synchronizace snímačů SG |integrovaný RTC |
|Tělo snímače SG |anodizovaný hliník |
|NTEP/OIML třída SG |C6 |
|Počet a typ tlakových jednotek |4x PET film pressure sensor (PS)|
|Měřená veličina PS |tlaková síla N |
|Max. měřená zatěž PS (RCmax) |10 kg (1962 N) |
|Absolutní chyba měření PS |± 12 % |
|Frekvence měření PS |100 Hz |
|Rozlišení snímačů PS |12 bit |
|Synchronizace snímačů PS |integrovaný RTC |
|Tělo snímače PS |Polymethylmethakrylát |
|Dodatečná synchronizace |TTL/ADC |
|/3.Komunikační rozhraní |metalické RS-232/USB |
|Wi-Fi |
|Micro SD Card |
|OS |Linux, Windows, Android |
|Vývojové rozhraní |Matlab |
|Výstupní formát dat |CSV (MS Excel) |
|/4. Formát dat měření |3x XYZ zrychlení |
|3x XYZ úhel |
|3x XYZ natočení v m. p. |
|4x tlak/zatížení |
|Stupeň krytí |IP64 podle EN 60529 |
|Provozní teplota | –10 to +40 °C |
|Hmotnost |< 5 kg (kapacita zdroje)|
|Napájecí napětí | 5 V DC |
|Napájení |powerbanka / adaptér USB|
|Interní zdroj napájení |set Li-Ion akumulátorů |
|/6.Konfigurace exoskeletu pravé končetiy (dextra) OMI-D |1x [[MB_v1_|PAC-X_ver.4]]|
|3x MEMU |
|2x SG + zesilovače |
|4x PS + zesilovače |
|1x aktuátor + ovladač |
|1x Wi-Fi + anténa |
|/6.Konfigurace exoskeletu levé končetiy (sinistra) OMI-S |1x [[MB_v1_|PAC-X_ver.4]]|
|3x MEMU |
|2x SG + zesilovače |
|4x PS + zesilovače |
|1x aktuátor + ovladač |
|1x Wi-Fi + anténa |
-------------------------------------------------------------
h2(#price). Cena, jakost a dodací termín
|*Objednací číslo*| *Název* |*Záruka* |*Dodání*|*DPH*|*CZK/kus bez DPH*|*CZK s DPH*|
|[[ESRE-OMI-v1]] |Experimentální systém robotického exoskeletu |24 měsíců |6 týdnů |21 |450 450 Kč |545 044 Kč |
Po dobu 24 měsíců garantujeme jakost produktu, tedy stálý stupeň plnění potřeb nebo očekávání, které jsou závazné, obecně se předpokládají nebo jsou jinak stanoveny. Jakost je kontrolována při převzetí produktu a na požádání zákazníka na provozovně prodávajícího.
Produkt dodáme do 2 týdnů od data závazné objednávky. Produkt je možné konfigurovat a upravit jej podle potřeb zákazníka. Konkrétní úpravy a kvality musí být předem projednány.
Cena produktu se může měnit v závislosti na objednaném množství, nebo v závislosti na požadovaných úpravách.
-------------------------------------------------------------
h2. Srovnání trhu
Systém "ReWalk":https://rewalk.com/ od firmy ReWalk Robotics v hodnotě 90 000 euro
* "Rozhovor s Yishai Potack, obchodním ředitelem firmy ReWalk Robotics":https://www.svetchytre.cz/a/i9RLF/rewalk-vrati-na-nohy-i-ochrnute-s-prerusenou-michou
* "Článek na Exoskeleton Report":https://exoskeletonreport.com/product/rewalk/
* "kontakt výrobce":https://rewalk.com/contact/
Systém HAL (Hybrid Assistive Limb) je robotický exoskelet, vyvíjený na univerzitě Tsukuba v Japonsku ve spolupráci se společností CYBERDYNE
* cena za měsíční pronájem je 2 000 $ a prodejní cena je 96 000 $
* "Článek na Exoskeleton Report":https://exoskeletonreport.com/product/hal-lower-limb/
* "kontakt výrobce":https://www.cyberdyne.jp/english/company/Inquiry.php
Systém "EksoGT":https://eksobionics.com/eksohealth/eksogt/clinicians/ vyvíjený společností Ekso Bionics
* "systém není v prodeji pro koncového uživatele":https://eksobionics.com/eksohealth/eksogt/patients/
* "Alternativní systém eLEGS":https://www.designboom.com/technology/elegs-exoskeleton-by-berkeley-bionics/ "stojí 100 000 $":http://www.dlouhovekostbezleku.cz/mod/forum/discuss.php?d=240
* "Srovnávací článek na Exoskeleton Report uvádí cenu systémů nad 150 000 $":https://exoskeletonreport.com/2016/09/comparing-indego-vs-ekso-gt-vs-rewalk-researched-vapahcs/
* "kontakt výrobce":https://eksobionics.com/eksohealth/support/
Systém "PHOENIX":https://www.suitx.com/phoenix-medical-exoskeleton je medicínským exoskeletonem vyvíjeným společností SuitX
* "hodnota systému je 40 000 $":https://futurism.com/phoenix-40000-robot-exoskeleton-lets-paralyzed-walk
* "Článek na Exoskeleton Report":https://exoskeletonreport.com/product/phoenix/
* "kontakt výrobce":https://www.suitx.com/contact
Systém Keeogo pje vyvíjen společností B-TEMIA Inc
* "Prodáván od 30 000 $":https://www.nst.com.my/lifestyle/sunday-vibes/2018/12/441057/savvy-era-exoskeletons
* "Článek na Exoskeleton Report":https://exoskeletonreport.com/product/keeogo/
* "kontakt výrobce":http://www.b-temia.com/contact-us/
h2. Studijní materiály
Seznam doporučené studijní literatury pro obsluhující personál, experimentátory, seznámené osoby, terapeuty.
# MOSES, K. Nestacionární robotické exoskelety dolních končetin v ČR. Rehabilitační ústav Kladruby. [ONLINE] http://www.rehabilitace.cz/pro-odbornou-verejnost/odborna-cinnost/clanky-a-odborne-publikace/nestacionarni-roboticke-exoskelety-dolnich-koncetin-v-cr/
# 1. A Study Testing Safety and Tolerance of the re-Walk Exoskeleton Suit (rW). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00627107.
# 2. The re-Walk Exoskeletal Walking System for Persons with Paraplegia. James J, Peters VA. Medical Center, Bronx, NY, Clinical Trails.gov Identifier: NCT01454570.
# 3. Safety and Performance Evaluation of re-Walk reciprocating Gait Orthosis (rGO). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01251549.
# http://www.csnn.eu/ceska-slovenska-neurologie-clanek/roboticka-rehabilitace-chuze-57772?confirm_rules=1
# https://www.stargen-eu.cz/rehabilitace/nacvik-chuze/ekso-bionics/
# https://www.svethardware.cz/roboticky-exoskeleton-od-toyoty-pomuze-lidem-chodit/44271
# https://www.prolekare.cz/casopisy/ceska-slovenska-neurologie/2016-2-9/roboticka-rehabilitace-chuze-57772
# https://slideplayer.cz/slide/13500226/
# https://www.wikiskripta.eu/w/Pasivn%C3%AD_pohyby_doln%C3%ADch_kon%C4%8Detin
# http://www.szskm.cz/soma/1B_pohyby.jpg
# https://ftvs.cuni.cz/FTVS-1373.html
# http://www.nabla.cz/obsah/biologie/kapitoly/biologie-cloveka/kostra-dolni-koncetiny.php
# http://www.kylesconverter.com/frequency/radians-per-second-to-revolutions-per-minute