Exoskelet voor onderste ledematen

Twin is een draagbare robot voor mensen met verminderde of afwezige motorische vaardigheden, waardoor ze kunnen opstaan, rechtop kunnen blijven staan, kunnen lopen en zitten.

Het nieuwe robotische exoskelet voor de onderste ledematen, Twin genaamd, is ontworpen en ontwikkeld door Rehab Technologies IIT – Inail. Dit is het gezamenlijke laboratorium van het Istituto Italiano di Tecnologia in Genua en het Prothetische Centrum van Inail in Budrio (Bologna). Inail is de prothese-eenheid van het Nationaal Instituut voor Verzekering tegen Arbeidsongevallen). Het doel was dat patiënten het exoskelet gemakkelijker kunnen dragen. Twin is momenteel een prototype, maar onderzoekers hopen het binnenkort tot industrialisatie te brengen.

De samenwerking begon eind 2013 met als doel het ontwikkelen van innovatieve, hightech, economische oplossingen voor patiënten met lichamelijke beperkingen. Een van de patiënten is Alex Santucci (foto), die technici en onderzoekers gedurende de gehele ontwerpperiode van het apparaat begeleidde en als tester deelnam aan klinische experimenten. De klinische experimenten vonden niet alleen plaats in het prothetische centrum van Inail, maar ook in twee revalidatiecentra.

Externe structuur

Het gemotoriseerde exoskelet Twin is een externe structuur die de fysieke capaciteiten van de drager kan verbeteren. Het is ontworpen om personen met verminderde of zelfs afwezige motorische vaardigheden in de onderste ledematen, zoals bij gevallen van volledige dwarslaesie, te ondersteunen. Met het excoskelet kan de drager een rechtopstaande positie behouden, lopen met behulp van krukken of rollators (aangezien het exoskelet niet zelfstandig is), balanceren, opstaan en gaan zitten.

Het exoskelet is gemaakt van lichtgewicht materialen, zoals een aluminiumlegering. Het is samengesteld uit modulaire componenten, wat de bruikbaarheid en het transport vergemakkelijkt. De structuur is verstelbaar op basis van de fysieke kenmerken van de patiënt. Dit gebeurt met behulp van telescopische schakels die ter hoogte van het dijbeen en het scheenbeen zijn geplaatst. Enkel- en voetsteunen zijn verkrijgbaar in verschillende maten om zich aan te passen aan de ergonomie van de gebruiker, zowel vrouwelijk als mannelijk, jong of volwassen.

Bediening

De bedieningsmodi van Twin zijn aanpasbaar aan de patiënt, waarbij de mate van motorische achterstand van de persoon die het draagt, wordt geëvalueerd, met name hun vermogen om autonoom te lopen.

Twin kan worden bestuurd door een operator, zoals een fysiotherapeut, met behulp van een specifieke Android-applicatie die op de meegeleverde tablet is geïnstalleerd. De grafische interface maakt het mogelijk het exoskelet te besturen bij de uitvoering van verschillende geprogrammeerde activiteiten. Ook kan de operator de kinematische bewegingsparameters instellen en kiezen uit verschillende stapuitvoeringsmodi.

Drie modussen

Het exoskelet werkt in drie werkingsmodussen:

• de Loopmodus is ontworpen voor patiënten met een afwezige motorische functie, waarbij het exoskelet een looppatroon oplegt volgens geprogrammeerde parameters;
• de Retrain-modus wordt gebruikt voor patiënten met een gedeeltelijke beperking van de motorische functie van de onderste ledematen. Deze kunnen een min of meer autonome beweging uitvoeren, maar met moeite in sommige fasen van de stap.-In dit geval ondersteunt het exoskelet de beweging van de patiënt met min of meer intensiteit, waardoor deze naar een optimaal referentietraject worden geleid;
• de TwinCare-modus is ontworpen voor patiënten met gedeeltelijke en gedifferentieerde motorische beperkingen tussen de twee ledematen, waarbij het ene been gezond is en autonoom kan bewegen, terwijl het andere in sommige fasen van de stap meer of minder uitgesproken hulp nodig heeft.

Werking

De Twin-motoren activeren de knie- en heupgewrichten. Ze leggen een volledig configureerbaar bewegingspatroon op aan de ledematen van de patiënt, in termen van staplengte en -type en loopsnelheid. De batterij heeft een levensduur van ongeveer vier uur en heeft een uur nodig om op te laden.

Behalve in revalidatieklinieken tijdens fysiotherapiesessies kan Twin dagelijks worden gedragen, zelfs maar voor een paar uur. Het aannemen van een rechtopstaande positie biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van de functionaliteit van het bewegingsapparaat, de bloedsomloop, het psychologische en het spijsverteringsstelsel voor rolstoelgebruikers.

Het volgende doel van Twin is CE-markering, wat zal gebeuren in samenwerking met een industriële partner, gevolgd door het industrialisatieproces. Zodra Twin op de markt is, kan het worden gebruikt door patiënten met mobiliteitsproblemen, waardoor ernstig gewonde werknemers worden gereïntegreerd in de sociale en werkomgeving.

Foto: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia