Độc lập và di chuyển thông qua robot - Exosuits có thể giúp những người mắc bệnh Parkinson như thế nào

Bộ xương ngoài khiêm tốn nhưng có thể thay đổi cuộc sống

Kể từ khi xuất bản tác phẩm kinh điển của Heinlein Lính phi thuyền năm 1959, khoa học viễn tưởng luôn háo hức dự đoán việc sử dụng áo giáp di động được gọi là “bộ giáp ngoài” hay “bộ xương ngoài”. Trong đời thực, chúng ta còn khá xa mới có thể triển khai một hệ thống như vậy được các thủy quân lục chiến có vẻ ngoài bắt mắt triển khai thường xuyên.

Nhưng những hình thức thực tế hơn của robot bộ xương ngoài hiện được phát triển để giúp đỡ những người bị hạn chế khả năng di chuyển hoặc giúp đỡ công nhân trong các nhà máy và nhà kho.

Một ví dụ như vậy là bộ đồ robot mới được thiết kế bởi John A. Paulson của Harvard. Trường Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng. Nó giúp bệnh nhân mắc bệnh Parkinson lấy lại khả năng vận động.

Chính xác hơn, nó giúp giải quyết vấn đề “dáng đi cứng đơ”, tức là khi một bước đi bị gián đoạn đột ngột do bệnh thoái hóa thần kinh. Điều này có thể làm giảm khả năng vận động, gây té ngã và thậm chí khiến bệnh nhân Parkinson không thể đi lại hoàn toàn.

“Vải robot, được đeo quanh hông và đùi, tạo lực đẩy nhẹ nhàng lên hông khi chân đung đưa, giúp bệnh nhân đạt được sải chân dài hơn. ”

Sự trợ giúp cơ học này có thể giúp bệnh nhân đi lại xa hơn, nhanh hơn và dễ dàng hơn. Đây là phiên bản mới nhất của công nghệ robot Biodesign Lab của Conor Walsh để hỗ trợ khả năng di chuyển.

Nguồn: Harvard

Các hệ thống trước đây đã được chứng minh là có thể giúp ích cho bệnh nhân sau đột quỵ, bệnh nhân ALS (bệnh xơ cứng teo cơ một bên) và các bệnh ảnh hưởng đến khả năng vận động khác.

Tại sao bây giờ?

Trong khi các nguyên mẫu của sự hỗ trợ robot như vậy đã được thiết kế trong hơn một thập kỷ, thì bước thương mại hóa và sử dụng rộng rãi ngày nay đã gần hơn rất nhiều.

Một yếu tố quan trọng là sự phát triển của các loại pin mạnh hơn nhiều. Nó giúp bộ đồ robot hoạt động lâu hơn, đồng thời nhẹ hơn và ít cồng kềnh hơn.

Cũng đã có những tiến bộ với các vật liệu tiên tiến có thể uốn cong và co lại giống như cơ sinh học hơn là các phương pháp ban đầu sử dụng piston và bánh răng nguyên thủy. Đây là bộ phận quan trọng của bộ exosuit Harvard, với thiết kế “mềm mại” cho phép chuyển động mượt mà hơn và trọng lượng nhẹ hơn.

Và tất nhiên, việc sử dụng rộng rãi điện thoại thông minh cũng cho phép các ứng dụng tiện lợi giám sát bộ đồ ngoài.

Một thị trường mới nổi

Thị trường bộ xương ngoài được ước tính ở mức 523 triệu USD vào năm 2022 và có thể tăng lên 2.2 tỷ USD vào năm 2032 hoặc đạt tốc độ CAGR 15.5%. Hiện tại, nó được thúc đẩy bởi mục đích sử dụng y tế - chủ yếu là phục hồi chức năng - cùng với các vấn đề về thần kinh. Bảo vệ cột sống khỏi chấn thương khi nâng vật nặng là một thị trường đang phát triển khác. Vào cuối những năm 2020, việc sử dụng bộ xương ngoài này có thể phổ biến hơn rất nhiều.

Bộ khung ngoài được cấp nguồn tích cực cung cấp sức mạnh có lẽ là bước tiếp theo, với việc sử dụng rộng rãi hơn khó có thể xảy ra trước năm 2030-2040 và có thể dẫn đến nhiều ứng dụng công nghiệp và quân sự khác nhau.

Đổi mới năng lượng

Một bước đổi mới khác của bộ đồ exosuit có thể sẽ đến từ việc tích hợp những cải tiến khác vào các thiết kế hiện có.

Artificial Intelligence (AI)

Với những tiến bộ trong học máy, AI sẽ là một bước quan trọng hướng tới việc làm cho các bộ giáp phản ứng nhanh hơn và hữu ích hơn. Nếu Boston Dynamics (nay là một phần của Hyundai – HYMTF) có thể khiến robot Atlas nhảy múa và thực hiện động tác lộn ngược, một bộ exosuit tương tự được hỗ trợ bởi AI có thể giúp người mặc ổn định và di chuyển thoải mái.

Nguồn: Boston Dynamics

Một khi công nghệ đã hoàn thiện, một số thậm chí còn hình dung ra các giải pháp như Atlas có thể đi lại cho người bị liệt hoặc cụt chi, thay thế hoàn toàn xe lăn. Ví dụ, những bộ quần áo ngoài có giới hạn, chỉ thay thế một chân, có thể được sử dụng tương tự mà không cần đạt tới mức độ cấy ghép sinh học hoàn chỉnh.

Sản xuất phụ gia

Một công nghệ hữu ích khác sẽ là in 3D/sản xuất bồi đắp. Điều này trước tiên có thể được sử dụng để thiết kế các bộ phận phức tạp với chi phí thấp hơn và đôi khi thiết kế các bộ phận hoàn toàn không thể sản xuất bằng phương pháp truyền thống. Nó cũng sẽ giúp sản xuất các phụ tùng thay thế và sửa chữa từng bộ phận một thay vì phải dựa vào sản xuất hàng loạt và tồn kho.

Cuối cùng, in 3D sẽ cho phép tạo ra những bộ quần áo có thể tùy chỉnh nhiều hơn, với các kích cỡ, phụ kiện, độ bền khác nhau, v.v., với mỗi bộ quần áo được điều chỉnh theo yêu cầu chính xác của từng người dùng.

Công ty Exoskeleton & Exosuits

Bộ đồ y tế

1. Ekso BIONICS

Công ty Cổ phần Ekso Bionics (EKSO -2.98%)

Ekso BIONICS là công ty đi đầu về công nghệ bộ xương ngoài, với bộ xương ngoài phục hồi chức năng y tế thương mại đầu tiên được ra mắt vào năm 2012. Kể từ đó, công ty đã nhận được sự chấp thuận cho các bộ đồ ABI và EVO của mình.

Trong khi nó là mở rộng trong phân khúc công việc/nhiệm vụ nặng nề, công ty vẫn chủ yếu tập trung vào các liệu pháp trị liệu và di chuyển y tế.

Doanh thu của công ty đã tăng nhanh (+38% so với cùng kỳ năm 2023).

Nguồn: Parker

Nó gần đây mua lại Human Motion and Control (HMC) Đơn vị kinh doanh từ Tập đoàn Parker Hannifin để bổ sung bộ xương ngoài hỗ trợ cho người bị liệt để cung cấp của nó. Điều này có thể chỉ ra rằng Ekso có tiềm năng tốt để trở thành công ty thâu tóm hàng loạt trong lĩnh vực khung ngoài, phát triển sản phẩm của mình thông qua sự kết hợp giữa R&D nội bộ và mua lại chiến lược.

2. ReWalk Robotics

Công ty TNHH ReWalk Robotics (RWLK + 0.53%)

ReWalk cung cấp các giải pháp khung xương ngoài để phục hồi chức năng sau đột quỵ và cho những người bị chấn thương tủy sống. Cho đến nay, công ty đã bán được hơn 600 chiếc, tập trung vào Đức và Mỹ.

ReWalk đã thấy nó bảo hiểm Medicare đầu tiên vào đầu năm 2024, mở ra khả năng có một thị trường lớn hơn nhiều nhờ bảo hiểm.  ReWalk mua lại AlterG vào tháng 2023 năm 19 với giá XNUMX triệu USD, một nhà sản xuất máy chạy bộ chuyên dùng cho các liệu pháp phục hồi chức năng, một sản phẩm bổ sung cho bộ xương ngoài ReWalk.

Nguồn: Đi lại

Sự phối hợp giữa hai công ty, nhắm vào cùng các trung tâm phục hồi chức năng và nhà trị liệu, sẽ giúp cả hai công ty phát triển bằng cách kết hợp các nỗ lực bán hàng của họ. Công ty ước tính phạm vi mở rộng cho các liệu pháp khung xương ngoài và các sản phẩm AlterG sẽ tạo ra TAM (Tổng thị trường có thể định địa chỉ) hơn 2.255 tỷ chỉ ở Đức + Hoa Kỳ.

3. Cyberdyne

Cyberdyne được biết đến nhiều nhất với việc sản xuất bộ xương ngoài HAL (Hybrid Assistive Limb). Đây là giải pháp được thiết kế để phát hiện và khuếch đại các xung thần kinh nhỏ nhằm hỗ trợ bệnh nhân thực hiện các cử động theo mong muốn.

Ngoài HAL, Cyberdyne còn có bộ xương ngoài cho chi trên và đầu gối, hỗ trợ một khớp duy nhất. Hệ thống này hiện đang được sử dụng cho mục đích y tế, nhưng thiết kế này có thể là tương lai của những bộ xương ngoài mạnh mẽ hơn, có thể tăng cường hoàn toàn các chuyển động thể chất của công nhân bằng robot, gần giống với bộ đồ kiểu Iron Man hơn nhiều.

Việc phát hiện các xung thần kinh nhỏ cũng có thể được sử dụng để giúp bệnh nhân giao tiếp, ngay cả khi khả năng nói bị suy giảm, bằng cách sử dụng hệ thống của công ty. CYIN Công nghệ.

Nguồn: Cyberdyne

Công ty cũng tận dụng chuyên môn của mình về robot và cảm biến để bán robot làm sạch, Cũng như robot vận chuyển, và một hệ thống hình ảnh quang học.

4. Robot Trexo

Trexo chuyên thiết kế robot hỗ trợ trẻ em bị khuyết tật như bại não.

Đây là một vai trò thích hợp nhưng quan trọng vì trẻ em sẽ không có nhu cầu và khả năng phục hồi chức năng như người lớn. Đó cũng là một khả năng thay đổi cuộc sống để đứa trẻ cuối cùng có thể di chuyển tự do hơn.

Nguồn: Trexo

Nó cũng là một công cụ trị liệu và nâng cao chất lượng cuộc sống mạnh mẽ cho những căn bệnh hiếm gặp mà có thể không có liệu pháp chức năng trong nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ.

Exosuit thương mại

1. SUITX của Ottobock

SUITX là một bộ khung ngoài không dùng điện khác, tập trung vào các ngành công nghiệp như ô tô và hậu cần để giúp nhân viên nâng vật nặng và giảm nguy cơ chấn thương cột sống. Công ty đã có hơn 2000 công ty sử dụng sản phẩm của mình.

Thật không may cho các nhà đầu tư không được công nhận, nó vẫn chưa được giao dịch công khai.

Nguồn: SuitX

Bộ đồ quân sự

SABER (Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply) là bộ đồ nặng 3 pound được phát triển bởi Quân đội Hoa Kỳ hợp tác với Đại học Vanderbilt. Trước sự thất vọng của những người hâm mộ khoa học viễn tưởng hoặc Iron Man, bộ đồ khó có thể tham chiến và được thiết kế cho một mục đích trần tục hơn nhiều (nhưng không kém phần quan trọng): hậu cần.

Nguồn: trang phục anh hùng

Quân nhân phải nâng rất nhiều vật nặng, khiến họ có nguy cơ bị chấn thương ở lưng rất cao. Đây là một “công cụ đeo được nhẹ, cấu hình thấp, không dùng điện”.

Trước đây, Đại học Vanderbilt đã nghiên cứu bộ khung ngoài tương tự với anh hùngMặc, nhà sản xuất bộ đồ ngoài hàng đầu; Và Thiết kế đan xen, một công ty thiết kế sản phẩm và may mặc hàng đầu. Herowear bán thiết kế riêng của mình về bộ đồ dân dụng dùng để nâng, đỉnh 2, với giá hơn 1,000 USD/bộ một chút.

Nguồn: trang phục anh hùng