Polub nas na Facebooku
Czytasz: Egzoszkielet – rodzaje, zastosowania medyczne i pozamedyczne
menu
Polub nas na Facebooku

Egzoszkielet – rodzaje, zastosowania medyczne i pozamedyczne

EThamPhoto/Getty Images

Egzoszkielet to urządzenie, które pomaga wykonywać ruchy i stabilizować pozycję ciała w sytuacjach, kiedy obciążenia przekraczają możliwości człowieka albo gdy jego układ nerwowo-mięśniowy nie pracuje prawidłowo. Wykorzystywany jest w medycynie, pracy fizycznej oraz w wojsku.

Egzoszkielet to nazwa, która stosowana jest w biologii na określenie budowy anatomicznej typowej np. dla stawonogów – ich mięśnie znajdują się wewnątrz rurkowatych, chitynowych odnóży, spełniających funkcje kończyn. Obecnie najczęściej o egzoszkielecie mówi się w kontekście skomplikowanych urządzeń technicznych.

Sztuczny egzoszkielet – historia 

Sztuczny egzoszkielet to urządzenie, o którym w kontekście wspierania pracy człowieka myślano już dawno. Pierwszy patent na koncepcję „urządzenia ułatwiającego chodzenie, bieganie i skakanie” został zarejestrowany jeszcze pod koniec XIX w. W latach 60. ubiegłego wieku powstał prototyp pierwszego funkcjonującego urządzenia, które stabilizowało sylwetkę człowieka, wspierało działania jego ramienia i umożliwiało podniesienie przedmiotu o masie około 350 kg. Ten egzoszkielet był jednak ciężki i niepraktyczny, a ze względu na wyzwania techniczne – trudny do zrealizowania za pomocą dostępnych w tamtych czasach technologii. Znaczący postęp odnotowano w momencie, gdy na szerszą skalę weszły do użycia urządzenia mikroprocesorowe oraz upowszechniło się stosowanie lekkich i wytrzymałych materiałów, takich jak tytan i niektóre tworzywa sztuczne. 

Redakcja poleca:
Po co nam łzy? I skąd się biorą? Materiał sponsorowany
Czym nie należy popijać leków? Pytamy eksperta
Niepłodność - to się leczy! Gdzie szukać pomocy? Materiał sponsorowany

Egzoszkielet – rodzaje

Współcześnie dostępne egzoszkielety dzieli się ze względu na kilka kryteriów. Podstawowym z nich jest zastosowanie. Dużą grupę stanowią urządzenia medyczne, mające wspierać chorych z problemami neurologicznymi i chorobami mięśni. Produkowane są egzoszkielety, których zastosowaniem jest użycie w warunkach przemysłowych, do przenoszenia ciężkich przedmiotów w zamkniętych, ograniczonych przestrzeniach, np. kopalniach. Część takich właśnie, albo bardzo podobnych, urządzeń jest stosowana w ratownictwie (przy katastrofach budowlanych, naturalnych), kiedy do odnalezienia ofiar niezbędna jest interwencja człowieka i usuwanie ciężkich przeszkód, a ilość miejsca lub warunki uniemożliwiają użycie ciężkiego sprzętu. Wielkim odbiorcą projektów badawczo-rozwojowych dotyczących egzoszkieletów jest wojsko. Urządzenia przeznaczone dla armii pozwalają na szybkie przemieszczanie się z dużym obciążeniem przez długi czas, na noszenie w warunkach bojowych opancerzenia, niezbędnych urządzeń technicznych i ciężkiej broni ręcznej – bez ograniczania szybkości i sprawności żołnierza.

Egzoszkielety można podzielić także ze względu na metodę zasilania i wspomagania pracy mięśni (elektryczne, mechaniczne, hydrauliczne lub pneumatyczne) oraz ze względu na sposób sterowania. Wyzwalanie ruchu może odbywać się na kilka sposobów, takich jak:

  • sterowanie joystickiem,
  • uruchamianie przyciskiem,
  • kierowanie głosem,
  • przenoszenie do urządzenia impulsów z nerwów lub mięśni osoby noszącej egzoszkielet za pośrednictwem elektrod (przyklejonych do skóry lub wprowadzonych pod nią).

W sferze badań i prototypowania są egzoszkielety sterowane za pomocą impulsów pochodzących z ośrodków ruchowych mózgu. Na obecnym etapie prac są to jednak urządzenia, które podlegają dalszemu rozwojowi – nie działają jeszcze w 100% zgodnie z oczekiwaniami. 

Egzoszkielet – budowa

Egzoszkielet może być urządzeniem wspomagającym całe ciało lub tylko niektóre kończyny. Składa się zwykle z dopasowanych do budowy ciała zewnętrznych wzmocnień (opowiadających kościom długim), połączonych „stawami”, których zginanie, odwodzenie czy rotacja są wykonywane za pomocą siłowników. Urządzenia wspierające pracę kończyn dolnych (dwukończynowe) obejmują również części stabilizujące położenie miednicy, kręgosłupa i klatki piersiowej. Egzoszkielet czterokończynowy wyposażony jest ponadto w konstrukcję sterującą pracą ramion, przedramion, nadgarstków, a nawet palców.

Dodatkowymi elementami są czujniki położenia, obciążenia poszczególnych elementów, układy sterowania i zasilanie (najczęściej w postaci akumulatorów elektrycznych). W niektórych konstrukcjach są one umieszczone w (podobnym do plecaka) pojemniku na plecach, w innych – rozłożone równomiernie w innych częściach urządzenia, co sprawia, że obciążenie masą całego układu jest bardziej równomiernie. 

Egzoszkielet do zastosowań medycznych – wykorzystanie

Egzoszkielety do zastosowań medycznych służą przede wszystkim chorym z dysfunkcją układu nerwowego i mięśniowego. Chodzi głównie o osoby, które nie są w stanie sterować ruchami swojego ciała albo których mięśnie, ze względu na chorobę, nie mają dostatecznej siły, by umożliwić wstawanie, chodzenie czy wykonywanie czynności rękami. Egzoszkielet stosuje się m.in. w przypadku porażenia poprzecznego rdzenia na różnych wysokościach, stanów pourazowych i poudarowych, stwardnienia rozsianego, niektórych postaci atrofii mięśni.

W najczęściej wykorzystywanych wersjach egzoszkielety medyczne są sterowane za pomocą przycisków, początkowo używanych przez rehabilitanta, a w późniejszych fazach usprawniania – bezpośrednio przez chorego. Mogą być one umieszczone w uchwytach balkonika wspierającego chodzenie lub w kulach, na których opiera się pacjent. Modele służące do wspomagania pracy kończyny górnej wymagają najczęściej sterowania bionicznego. Urządzenie wykonuje ruchy dzięki impulsom odbieranym z nerwów obwodowych.

Czy artykuł okazał się pomocny?
Tak Nie
93
6
Polecamy
Proteza ręki standardowa i bioniczna – zastosowanie i koszty
Proteza ręki standardowa i bioniczna – zastosowanie i koszty TVN zdrowie
Rodzaje i ceny protez stopy.
Jak wybrać najlepszą protezę stopy?
Rodzaje i ceny protez stopy. Jak wybrać najlepszą protezę stopy? TVN zdrowie
Ciśnienie statyczne i dynamiczne – na co mają wpływ?
Ciśnienie statyczne i dynamiczne – na co mają wpływ? Dzień Dobry TVN
Masaż shiatsu - na co pomaga?
Przeciwwskazania do masażu shiatsu
Masaż shiatsu - na co pomaga? Przeciwwskazania do masażu shiatsu Dzień Dobry TVN
Komentarze (0)
Nie przegap
Odkażanie w 40 sekund. W Hongkongu testują specjalną kabinę
Odkażanie w 40 sekund. W Hongkongu testują specjalną kabinę
Pandemia cofnęła polską kardiologię o 20 lat
Pandemia cofnęła polską kardiologię o 20 lat
Wysoka temperatura najlepszym sposobem na dezynfekcję masek medycznych
Wysoka temperatura najlepszym sposobem na dezynfekcję masek medycznych
Niepłodność - to się leczy! Gdzie szukać pomocy?
Niepłodność - to się leczy! Gdzie szukać pomocy? Materiał sponsorowany
Jak skutecznie rozładować stres i pozbyć się napięcia?
Jak skutecznie rozładować stres i pozbyć się napięcia?
Nowe metody leczenia czerniaka. Immunoterapia i terapia celowana szansą dla pacjentów
Nowe metody leczenia czerniaka. Immunoterapia i terapia celowana szansą dla pacjentów