Стэн Шаар, потерявший левую ногу в результате несчастного случая, помогая соседу, никогда не думал, что снова почувствует ощущение легкой походки на двух здоровых ногах.
.......затем он надел новый экспериментальный экзоскелет, разработанный инженерами-механиками в Лаборатории бионической инженерии Университета Юты.
“Мне просто показалось, что сильный ветер дул мне в спину, толкая меня вперед по дороге”, - говорит 74-летний мужчина из округа Солт-Лейк, штат Юта, об использовании нового устройства.
Шаар был одним из шести людей с ампутированными нижними конечностями, которые протестировали новый экзоскелет, разработанный командой исследователей Университета Юты во главе с доцентом машиностроения Томмазо Ленци.
Экзоскелет, который обхватывает талию и ногу владельца, использует электродвигатели на батарейках и встроенные микропроцессоры, позволяющие инвалиду ходить с гораздо меньшими усилиями.
Снижение качества жизни
Ампутация выше колена серьезно снижает подвижность и качество жизни миллионов людей, в значительной степени из-за того, что большая часть мышц ноги удаляется во время операции.
“Следствием этого, даже при том, что у вас есть возможность двигать бедром, является то, что ваши способности к ходьбе сильно ослаблены”, - говорит Ленци. “Не хватает силы и диапазона движений”.
Стандартный протез ноги для людей с ампутированными конечностями не может полностью воспроизвести биомеханические функции человеческой ноги. Следовательно, люди с ампутированными конечностями выше колена больше работают при ходьбе, перенапрягая мышцы оставшихся конечностей и неповрежденных конечностей, чтобы компенсировать недостаток энергии от протеза.
Цель экзоскелета Ленци - обеспечить эту дополнительную энергию, чтобы ходьба снова была естественной. Устройство оснащено легким, эффективным электромеханическим приводом, подключенным к бедру человека выше места ампутации. Ремень безопасности вокруг талии содержит специальные электронные системы, микроконтроллеры и датчики, работающие с передовыми алгоритмами управления. “Искусственный интеллект экзоскелета понимает, как движется человек, и помогает ему двигаться”, - говорит Архангели. Привод можно переключать между правой и левой сторонами основного жгута проводов для крепления к любой ноге.
Как электрический велосипед
В отличие от силового костюма, который придает супергерою Marvel, Железному человеку, дополнительную силу или другим костюмам экзоскелета, которые помогают героям поднимать тяжелые грузы, экзоскелет Лензи дает пользователю достаточно дополнительной мощности и силы для полноценной ходьбы. Профессор сравнивает его с электрическим велосипедом с мотором, который помогает водителю крутить педали в гору.
Команда исследователей провела исследование, в ходе которого шесть человек с ампутациями выше колена протестировали экзоскелет, параллельно замеряя их уровень метаболизма. Пациенты ходили по беговой дорожке с включенным устройством и без него, пока измерялось потребление кислорода и уровень углекислого газа.
Все те, кто тестировал экзоскелет, улучшили скорость своего метаболизма – другими словами, снизили потребление энергии – в среднем на 15,6 %, говорит Ленци.
“Это равносильно снятию 26-фунтового рюкзака. Это действительно большой прогресс”, - говорит он. “Мы очень близки к тому, что средний человек потратил бы с такой же скоростью.