Experimentální systém robotického exoskeletu kostry dolní končetiny 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-MS 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-MS není vhodné používání bez asistence.

Asistivní/kompenzační chůzový exoskelet exoskelet ESRE-MS 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.

ESRE-MS 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-MS 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, rozsah flexe-extenze kolene, korekce délky končetiny;
• stupněm volnosti v ddddddddd
• aktuátorem v oblasti kolenního kloubu o síle 70 Nm

Možné současné zdravotní indikace probandů nestacionárního robotického exoskeletu ESRE-MS:

• 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-MS 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

Řídicí jednotka 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.

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.

TABULKA TECHNICKÝCH SPECIFIKACÍ
Označení (obchodní/typové)	Diferenční/absolutní 3D magnetometr / ESRE-MS
Výrobce	prokyber s.r.o.
PARAMETR	HODNOTA PARAMETRU
Typ aktuátoru	2-fázový krokový motor
Příruba/pouzdro aktuátoru	NEMA34 86×86×65 mm
Moment aktuátoru	70 Nm
Úhlová rychlost aktuátoru	0 až 0,79 rad/s (45 °/s)
Nastavení kroku aktuátoru	1,75 mrad (6')
Parametry převodovky	3Nm@200RPM/79,58@7,54RPM
Počet a typ kinematických jednotek	3x MEMU 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
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
Dodatečná synchronizace	TTL/ADC
Komunikační rozhraní	metalické RS-232/USB
	Wi-Fi
	Micro SD Card
OS	Linux, Windows, Android
Vývojové rozhraní	Matlab
Výstupní formát dat	CSV (MS Excel)
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
Konfigurace HW	1x PAC-X_ver.4
	3x MEMU
	4x SG + zesilovače
	1x aktuátor + ovladač
	1x Wi-Fi + anténa

---

Cena, jakost a dodací termín¶

Objednací číslo	Název	Záruka	Dodání	DPH	CZK/kus bez DPH	CZK s DPH
ESRE-MS-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.

---

Studijní materiály¶

Seznam doporučené studijní literatury pro obsluhující personál, experimentátory, seznámené osoby, terapeuty.

1. 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/
2. 1. A Study Testing Safety and Tolerance of the re-Walk Exoskeleton Suit (rW). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00627107.
3. 2. The re-Walk Exoskeletal Walking System for Persons with Paraplegia. James J, Peters VA. Medical Center, Bronx, NY, Clinical Trails.gov Identifier: NCT01454570.
4. 3. Safety and Performance Evaluation of re-Walk reciprocating Gait Orthosis (rGO). ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01251549.
5. http://www.csnn.eu/ceska-slovenska-neurologie-clanek/roboticka-rehabilitace-chuze-57772?confirm_rules=1
6. https://www.stargen-eu.cz/rehabilitace/nacvik-chuze/ekso-bionics/
7. https://www.svethardware.cz/roboticky-exoskeleton-od-toyoty-pomuze-lidem-chodit/44271
8. https://www.prolekare.cz/casopisy/ceska-slovenska-neurologie/2016-2-9/roboticka-rehabilitace-chuze-57772