Fri. Dec 3rd, 2021

Alat Kesehatan Otot: Exosuit Ultrasound – Di Universitas Harvard, tim ilmuwan dan insinyur mengembangkan exosuit yang menggunakan ultrasound untuk mengukur aktivitas otot untuk alat kesehatan. Kemampuan ini memungkinkan kalibrasi cepat dari setelan untuk kebutuhan pengguna.

Alat Kesehatan Otot: Exosuit Ultrasound

ketzan-x – Perangkat lunak yang dapat dikenakan terus membantu saat berjalan atau berlari, mengurangi energi yang dibutuhkan untuk melakukan tugas-tugas ini, yang bisa sangat berguna bagi pasien dengan masalah neurologis atau distrofi otot. Dengan mengukur dinamika otot secara langsung, setelan tersebut memberikan bantuan khusus aktivitas dan pengguna, membawa teknologi yang dapat dikenakan tersebut selangkah lebih dekat ke hasil untuk alat kesehatan.

Baca juga : Mengulas Kacamata Untuk Berolahraga

Melansir medgadget, Sistem menggunakan ultrasound untuk mengukur dinamika otot pengguna dan kemudian mengembangkan profil spesifik aktivitas, apakah mereka berjalan-jalan di taman, berhenti di penyeberangan, atau berlari di atas bukit.

Dibandingkan dengan tidak memakai perangkat, ‘exosuit pergelangan kaki bantuan berbasis otot (MBA)’ mengurangi permintaan metabolisme hampir seperenam.

Insinyur telah lama bekerja pada pakaian luar yang membantu penyandang disabilitas berjalan, tetapi kendalanya selalu mengembangkan kerangka yang dapat beradaptasi dengan bagaimana manusia sering mengubah kecepatan dan menghadapi medan baru.

“Pendekatan ini dapat membantu mendukung adopsi robotika yang dapat dipakai di dunia nyata, situasi dinamis dengan memungkinkan bantuan yang nyaman, disesuaikan, dan adaptif,” direktur pendiri Harvard Biodesign Lab Conor J. Walsh, yang membantu mengembangkan exosuit, mengatakan dalam sebuah pernyataan.

Peneliti di Harvard telah mengembangkan exosuit robot yang mengkalibrasi seseorang dalam hitungan detik dan dapat menyesuaikan dengan berbagai aktivitas berjalan.

Cara orang berjalan dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk tinggi badan, jenis kelamin, usia, dan kekuatan otot, dan dapat dipengaruhi oleh kecacatan seperti Penyakit Parkinson atau stroke.

Itu adalah tantangan besar bagi robotika yang dapat dipakai untuk meningkatkan berjalan di dunia nyata, bukan hanya treadmill laboratorium, kata para ilmuwan.

“Sampai saat ini, menyesuaikan bantuan robotik yang dapat dipakai untuk berjalan seseorang membutuhkan penyetelan manual atau otomatis selama berjam-jam,” menurut rilis tersebut. ‘[Ini] tugas yang membosankan bagi individu yang sehat dan seringkali tidak mungkin bagi orang dewasa yang lebih tua atau pasien klinis.’

Bermitra dengan Harvard Biodesign Lab dan Howe’s Harvard Biorobotics Laboratory, yang memiliki pengalaman dengan pencitraan ultrasound, para peneliti di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) melihat ‘di bawah kulit,’ kata penulis utama Richard Nuckols dalam rilisnya. .

‘Exosuits’ yang dapat dikenakan memiliki potensi signifikan dalam membantu mereka yang memiliki masalah mobilitas dengan memberikan daya tambahan saat pemakainya berjalan atau berlari. Medgadget telah menampilkan teknologi ini di masa lalu. Namun, saat ini, tidak mudah untuk mengkalibrasi exosuit untuk mengoptimalkan pengguna tertentu atau untuk aktivitas berbeda yang mungkin diikuti oleh satu pengguna. Misalnya, mekanisme berlari dan berjalan sangat berbeda dan medan yang tidak rata dapat secara drastis mengubah persyaratan eksosuit.

Saat ini, biasanya diperlukan waktu berjam-jam sebelum exosuit siap untuk kebutuhan pengguna tertentu yang melakukan tugas tertentu. Ini melelahkan dan tidak praktis, dan merupakan penghalang untuk adopsi teknologi semacam itu secara lebih luas. Menanggapi hal ini, para peneliti Harvard merancang pakaian luar yang dapat secara langsung mengukur aktivitas otot pemakainya saat mereka melakukan tugas tertentu dan kemudian memungkinkan penyesuaian cepat dari pakaian tersebut sehingga memenuhi kebutuhan pengguna.

“Kami menggunakan ultrasound untuk melihat di bawah kulit dan secara langsung mengukur apa yang dilakukan otot pengguna selama beberapa tugas berjalan,” kata Richard Nuckols, salah satu pengembang teknologi exosuit baru, dalam siaran pers Harvard. “Otot dan tendon kami memiliki kesesuaian yang berarti tidak selalu ada pemetaan langsung antara gerakan anggota badan dan otot-otot yang mendasarinya yang mendorong gerakan mereka.”

Sistem baru terdiri dari sistem ultrasound portabel yang diikatkan ke kaki pengguna, yang menggambarkan aktivitas otot yang mendasarinya. “Dari gambar yang direkam sebelumnya ini, kami memperkirakan gaya bantu yang diterapkan secara paralel dengan otot betis untuk mengimbangi pekerjaan tambahan yang mereka perlukan selama fase push off dari siklus berjalan,” kata Krithika Swaminathan, peneliti lain yang terlibat dalam penelitian ini. pembelajaran.

Setelah hanya beberapa detik berjalan, setelan tersebut dapat secara akurat menilai aktivitas otot. “Dengan mengukur otot secara langsung, kita dapat bekerja lebih intuitif dengan orang yang menggunakan exosuit,” kata Sangjun Lee, peneliti lain yang terlibat dalam pembuatan perangkat tersebut. “Dengan pendekatan ini, pakaian luar tidak membuat pemakainya terlalu kuat, tapi bekerja sama dengan mereka.”

Dibandingkan berjalan normal di permukaan datar, ‘exosuit pergelangan kaki bantuan berbasis otot (MBA)’ mengurangi permintaan metabolisme hampir seperenam (15,7 persen) ‘Otot dan tendon kami memiliki kesesuaian,’ kata Nuckols, ‘yang berarti belum tentu ada pemetaan langsung antara gerakan anggota badan dan otot-otot di bawahnya yang mendorong gerakan mereka.’

Tali exosuit di sekitar betis pengguna, dengan kabel yang mengarah ke baterai yang dipakai di sekitar limbah. Sistem ultrasound mini menggambarkan otot betis pemakainya dan memperkirakan berapa banyak kekuatan tambahan yang dibutuhkan untuk melawan permintaan dari sejumlah tugas berjalan. Tim peneliti memasang sistem ultrasound portabel ke betis peserta dan mencitrakan otot mereka saat mereka melakukan serangkaian tugas berjalan

Sistem hanya membutuhkan beberapa detik berjalan—bahkan hanya satu langkah, dalam beberapa kasus—untuk membuat profil pemakainya dan situasinya. Ketika diuji dalam situasi dunia nyata, exosuit mampu dengan cepat beradaptasi dengan perubahan kecepatan dan kemiringan berjalan, kata para peneliti.

Bantuan berbasis ototnya mengurangi permintaan metabolik pada pemakainya dengan rata-rata 15,9 persen untuk berjalan di permukaan yang datar dengan kecepatan sekitar tiga mph dan 8,9 persen ketika bergerak dengan kecepatan sekitar empat mph. “Otot dan tendon kita memiliki kesesuaian, yang berarti tidak perlu ada pemetaan langsung antara gerakan anggota badan dan otot-otot yang mendasarinya yang mendorong gerakan mereka,” kata pakar robotika Richard Nuckols.

Seorang peserta menguji generasi bantuan berbasis otot (MBA) dengan exosuit pergelangan kaki bergerak. Untuk seseorang yang melaju tiga mil per jam pada kemiringan 5,71 derajat, itu masih memberikan pengurangan 7,8 persen dalam permintaan metabolisme, yang diukur dengan menganalisis konsumsi oksigen dan produksi karbon dioksida.

“Dengan mengukur otot secara langsung, kami dapat bekerja lebih intuitif dengan orang yang menggunakan pakaian luar,” kata rekan penulis Sangjun Lee, seorang mahasiswa pascasarjana SEAS. “Exosuit tidak membuat pemakainya terlalu kuat, itu bekerja secara kooperatif dengan mereka.”

APA ITU EXOSKELETON?

Exoskeletons adalah perangkat yang dapat dikenakan yang bekerja bersama-sama dengan pengguna.Exoskeleton ditempatkan pada tubuh pengguna dan bertindak sebagai penguat yang menambah, memperkuat, atau memulihkan kinerja manusia.

Kebalikannya adalah prostetik mekanis, seperti lengan atau kaki robot yang menggantikan bagian tubuh asli.Eksoskeleton dapat dibuat dari bahan kaku seperti logam atau serat karbon, atau dapat dibuat seluruhnya dari bagian yang lunak dan elastis.

Exoskeletons dapat diaktifkan dan dilengkapi dengan sensor dan aktuator, atau mereka dapat sepenuhnya pasif.Exoskeletons dapat bergerak atau tetap / ditangguhkan dan dapat menutupi seluruh tubuh, hanya ekstremitas atas atau bawah, atau bahkan segmen tubuh tertentu seperti pergelangan kaki atau pinggul.

‘Di bidang robotika yang dapat dipakai, ada kebutuhan yang jelas untuk menyesuaikan bantuan untuk pengguna dan tugas,’ tulis mereka dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Science Robotics.’Kami mengembangkan strategi bantuan berbasis otot (MBA) di mana bantuan exosuit berasal dari pengukuran langsung dinamika otot individu selama tugas tertentu.’

Jika disempurnakan, rangka tersebut bisa dipakai oleh tentara, pemadam kebakaran atau petugas penyelamat untuk meringankan beban mereka.Ini juga dapat meningkatkan mobilitas dan kualitas hidup manula dan penyandang disabilitas.

Pada tahun 2017, tim yang berbeda menerbitkan makalah Science Robotics lainnya pada exosuit lembut yang ditambatkan yang dapat mengurangi biaya metabolisme berlari di atas treadmill lebih dari 5 persen.Menggunakan kabel tipis dan fleksibel, ‘celana pendek lari’ berteknologi tinggi dirancang untuk memberikan kekuatan pada sendi pinggul, yang pada akhirnya membantu otot selama setiap langkah.

“Homo sapiens telah berevolusi menjadi sangat baik dalam lari jarak jauh,” kata rekan penulis Philippe Malcolm, seorang ahli biomekanik di Universitas Nebraska, dalam sebuah pernyataan. “Tetapi hasil kami menunjukkan bahwa perbaikan lebih lanjut pada sistem yang sudah sangat efisien ini dimungkinkan.”

Celana pendek ini menggabungkan kabel fleksibel yang ditambatkan ke bagian belakang paha dan ikat pinggang, yang kemudian dihubungkan ke unit penggerak eksternal.Saat pemakainya berlari, unit penggerak menarik kabel, yang bertindak sebagai sepasang ekstensor pinggul kedua yang memberikan kekuatan pada kaki dengan setiap langkah.

The Guardian XO (gambar di atas) adalah exoskeleton yang dikembangkan bersama oleh robotika Delta dan Sarcos yang membuat mengangkat ban pesawat dan benda berat lainnya tampak seperti sepotong kue. Sementara banyak eksosuit ditujukan untuk membantu berjalan normal, yang lain dirancang untuk memberi orang kemampuan manusia super.

Pada Januari 2020, Delta Airlines memulai debutnya dengan Guardian XO, eksoskeleton seluruh tubuh yang relatif kecil yang memungkinkan seseorang untuk dengan mudah mengangkat ban pesawat seberat 130 pon.

Mendemonstrasikan setelan itu di Consumer Electronic Showcase (CES) di Las Vegas, Delta dan mitranya, Sarcos Robotics, mengatakan bahwa Guardian dapat membuat mengangkat 200 pon terasa seperti hanya 20 pon. Gugatan itu bisa memiliki banyak kegunaan industri, mulai dari membantu konstruksi hingga memindahkan barang bawaan dengan cepat ke dalam dan ke luar pesawat.