Ein flexibles, tragbares, überzähliges Roboterglied für Patienten mit chronischem Schlaganfall

Zusammenfassung

Dieses Protokoll führt eine flexible, tragbare, überzählige Robotergliedmaße ein, die auf die Unterstützung der Fingerrehabilitation von Schlaganfallpatienten zugeschnitten ist. Das Design enthält einen Biegesensor, um eine nahtlose Mensch-Roboter-Interaktion zu ermöglichen. Die Validierung durch Experimente sowohl mit gesunden Probanden als auch mit Schlaganfallpatienten unterstreicht die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der vorgeschlagenen Studie.

Zusammenfassung

In dieser Studie stellen wir ein flexibles, tragbares, überzähliges Roboterglied vor, das chronischen Schlaganfallpatienten bei der Rehabilitation von Fingern und Greifbewegungen hilft. Das Design dieses innovativen Gliedes ist inspiriert von der Beugung pneumatischer Muskeln und den einzigartigen Eigenschaften der Rüsselspitze eines Elefanten. Es legt großen Wert auf entscheidende Faktoren wie Leichtbau, Sicherheit, Konformität, Wasserdichtigkeit und das Erreichen eines hohen Leistungs-Gewichts-Druck-Verhältnisses. Die vorgeschlagene Struktur ermöglicht es der Robotergliedmaße, sowohl die Hülle als auch die Fingerspitze zu greifen. Die Mensch-Roboter-Interaktion wird durch einen flexiblen Biegesensor erleichtert, der die Fingerbewegungen des Trägers erkennt und sie über eine Schwellensegmentierungsmethode mit der Bewegungssteuerung verbindet. Darüber hinaus ist das System tragbar für den vielseitigen täglichen Einsatz. Um die Wirksamkeit dieser Innovation zu validieren, wurden reale Experimente mit sechs chronischen Schlaganfallpatienten und drei gesunden Probanden durchgeführt. Die Rückmeldungen, die über Fragebögen eingegangen sind, deuten darauf hin, dass der entwickelte Mechanismus ein immenses Potenzial für die Unterstützung von Patienten mit chronischem Schlaganfall bei ihren täglichen Greifaktivitäten darstellt und möglicherweise ihre Lebensqualität und ihre Rehabilitationsergebnisse verbessert.

Einleitung

Nach früheren Untersuchungen¹ gab es im Jahr 2019 weltweit mehr als 100 Millionen Schlaganfallfälle. Etwa zwei Drittel dieser Fälle führten zu halbseitig gelähmten Folgeerkrankungen, und über 80 % der Patienten mit schwerem hemiplegischem Schlaganfall konnten die Hand- und Armfunktion nicht vollständig wiederherstellen². Darüber hinaus wird erwartet, dass die alternde Bevölkerung in den kommenden Jahrzehnten weiter zunehmen wird, was zu einem deutlichen Anstieg der Zahl potenzieller Schlaganfallopfer führen wird. Die anhaltenden Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten nach einem Schlaganfall könn....

Protokoll

Dieses Protokoll wurde vom Ethikausschuss des Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology genehmigt. Als Teilnehmer wurden Patienten mit Funktionsstörungen der oberen Extremitäten ausgewählt, die die diagnostischen Kriterien erfüllten und in der Rehabilitationsabteilung, den ambulanten und stationären Abteilungen des Krankenhauses des Autors behandelt wurden. Die Wiederherstellung der motorischen Funktion der Patienten wurde gemäß den Brunnstrom-Erholungsstadien²¹ beurteilt, und Patienten in den Stadien 3-5 wurden ausgewählt, um an den Experimenten teilzunehmen. Von den Patienten, die an der Studie teil....

Diskussion

In dieser Studie wird eine innovative, flexible, tragbare überzählige Robotergliedmaße vorgestellt, die entwickelt wurde, um Patienten mit chronischem Schlaganfall bei der Rehabilitation von Fingern und Greifaufgaben zu unterstützen. Dieses Robotersystem legt Wert auf Portabilität und bietet sowohl Funktionen zum Greifen des Umschlags als auch zum Greifen der Fingerspitzen. Es verfügt über einen flexiblen Biegesensor für eine benutzerfreundliche Steuerung der Mensch-Maschine-Interaktion. Statische Greifexperiment.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Air Compressor	Xinweicheng	F35L-JJ-24V	Provide air supply for the pneumatic gripper
Arduino	Emakefun	Mega 2560	Single-chip microcomputer/data acquisition card
Backpack	Mujin		Integrating external devices
Flex Sensor	Spectra Symbol	Flex Sensor 2.2	Flexible bending sensors
Power supply	Yisenneng	YSN-37019200	Provide power
PU quick-plug connector	Elecall	PU-6	Connector for PU tube
PU tube	Baishehui	ZDmJKJJy	Air line connection
Silicone elastomer	Wacker	ELASTOSIL M4601 A/B	Material of the pneumatic gripper
Thermostatic chamber	Ruyi	101-00A	Constant temperature to accelerate the curing of silicone
Vacuum dryer	Fujiwara	PC-3	Further defoaming
Vacuum mixing and degassing machine	Smida	TMV-200T	Mix silicone thoroughly and get it defoamed
Valve	SMC	NTV1030-312CL	Control the air pressure