Een exoskelet van de zachte heup vermindert de fysiologische kosten en de waargenomen inspanning bij oudere volwassenen tijdens het lopen bergop
9 juni 2026
Dit protocol evalueert de effectiviteit van een lichtgewicht zacht heup-exoskelet bij het verminderen van fysiologische stress tijdens klimmen bij oudere volwassenen. Met behulp van een gerandomiseerd crossover-ontwerp toont de methode aan dat het apparaat fysiologische kosten en subjectieve vermoeidheid bij ouderen aanzienlijk vermindert.
We testen of ons zachte heup-exoskelet de fysiologische kosten en vermoeidheid bij oudere volwassenen die heuvelop lopen verminderen. Traditionele stijve exoskeletten zijn te zwaar, maar ons zachte heupapparaat is vaak licht en helpt zeker. Om te beginnen legt u de studieprocedures uit aan een deelnemer van 60 tot 75 jaar en bevestigt dat hij of zij minstens 15 minuten zelfstandig op een loopband kan lopen.
Stel de parameters van de loopband in op 3,5 kilometer per uur en een helling van 15%. Bevestig een magnetische veiligheidskoord van de riem van de deelnemer aan de autostop-schakelaar van de loopband en houd een supervisieonderzoeker binnen continu bereik van de handmatige noodstopknop. Bereid het exoskeletapparaat voor voordat je test.
Controleer of het laadniveau van de accu hoger is dan 90%. Controleer handmatig de aandrijfunits om te bevestigen dat er geen kabelverstrikking, mechanische vastzitten of overmatige wrijving in de transmissiemechanismen is. Stel het exoskelet in om te werken in de terrein-adaptieve klim-, bergafdalings- en vlakke modi met vijf hulpniveaus die tot 18 newtonmeter koppel bieden. In de klimmodus schakelt u het gangleeralgoritme en het hoekgetriggerde mechanisme in binnen het bereik van nul tot 90 graden in om heupflexie-ondersteuning te synchroniseren met de loopcyclus van de deelnemer.
Personaliseer de magnitude van de hulp, voornamelijk op niveau drie of vier, gebaseerd op participatieve tolerantie tijdens de aanpassing. Bevestig een hartslagmeter aan de deelnemer voor continue gegevensregistratie. Print de Borg-beoordeling van waargenomen inspanningsschaal van 6 tot 20 en de visuele analoge pijnschaal van 0 tot 10 op A4-papier.
Plaats de geprinte weegschalen binnen het gezichtsveld van de deelnemer voor gemakkelijke toegang tijdens het testen. Controleer de hoogte van de deelnemer om de juiste apparaatgrootte te selecteren. Kies maat L voor een hoogte groter dan 165 centimeter en maat M voor een hoogte kleiner dan of gelijk aan 165 centimeter.
Help de deelnemer bij het aantrekken van de schouderbanden. Stel de hoogte van de achterste module zo aan zodat de laterale heupmotorunits uitgelijnd zijn met de grotere trochanter van de deelnemer en maak de magnetische taillegesp vast. Draai de zijdelingse verstelbanden boven de iliacale kam strak om het apparaat stevig aan het bekken te verankeren en slip te voorkomen.
Om de beenverbinding te verstevigen, lijn je de dijstruts ongeveer 5 tot 10 centimeter boven de patella uit. Zet de haken vast en draai de Boa-draaiknop met de klok mee om de dijbanden strakker te maken. Controleer de juiste spanning van de band door ongeveer 1 tot 1,5 centimeter ruimte te geven wanneer de band van de huid wordt losgetrokken.
Laat de deelnemer squats en hoge beenlifts uitvoeren om te bevestigen dat er geen mechanische storing of overmatige kabelspanning is. Voor de 15 minuten durende aanpassingssessie verwijder je het apparaat en vraag je de deelnemer om op de loopband te lopen met 3,5 kilometer per uur en een helling van 15% gedurende vijf minuten. Laat de deelnemer vervolgens vijf minuten lopen met het niet-bekrachtigde exoskelet.
Zet vervolgens het apparaat aan en laat de deelnemer vijf minuten met het aangedreven exoskelet lopen, terwijl je geleidelijk de hulpintensiteit verhoogt van één naar het gewenste comfortniveau. Na de aanpassing laat de deelnemer 20 minuten zittend rusten voor de formele proeven om ervoor te zorgen dat hartslag en waargenomen inspanning terugkeren naar het uitgangspunt. Bedek alle lichtgevende diode-indicatoren, inclusief stroom- en modusverlichting, met isolatietape om visuele verblinding te behouden.
Randomiseer de volgorde van de drie experimentele voorwaarden. In de no-exo toestand moet de deelnemer in standaard sportkleding lopen zonder exoskelet. In de exo-aan toestand activeer je het apparaat in klimmodus met de assistatieintensiteit ingesteld op niveau drie of vier.
Pas het ondersteuningsniveau aan totdat de deelnemer een stabiel looppatroon vertoont zonder houdingsinstabiliteit, compenserende bewegingen of ongemak. Geef een zittende rustperiode van 40 minuten tussen de proeven om hartslag en vermoeidheid terug te brengen naar het uitgangspunt. Laat de deelnemer 15 minuten natuurlijk op de loopband lopen zonder de leuningen vast te houden, tenzij het uit veiligheidsoverwegingen nodig is.
Registreer de hartslag continu tijdens de taak. Gemiddeld de gegevens verzameld tussen minuut 12 en 15 met een bemonsteringsfrequentie van één hertz om de stabiele hartslag te berekenen. Definieer de absoluut hoogste puls die tijdens de taak wordt geregistreerd als de piekhartslag.
Op minuut 14 vraag je de deelnemer het inspanningsniveau te rapporteren met behulp van de Borg-beoordeling van de waargenomen inspanningsschaal. Direct na de taak inspecteer je visueel de contactgebieden van de huid op erythema, blaren of drukplekken. Noteer gewrichtspijn met een visuele analoge schaal van 0 tot 10 centimeter, waarbij 0 geen pijn aangeeft en 10 de ergste denkbare pijn.
Classificeer scores hoger dan of gelijk aan vier als klinisch significant ongemak dat verdere evaluatie vereist. Bereken tenslotte de fysiologische kostenindex door rusthartslag af te trekken van de loophartslag en het resultaat te delen door loopsnelheid. In totaal voltooiden 20 gezonde oudere volwassenen, waaronder 10 mannelijke en 10 vrouwelijke deelnemers, alle drie de wandelcondities zonder gerapporteerde bijwerkingen.
De exo-on conditie resulteerde in een aanzienlijk lagere fysiologische kostenindex dan de no-exo conditie en de exo-off conditie. De no-exo-index was ook aanzienlijk lager dan exo-off. Exploratieve parvergelijkingen toonden lagere piekhartslagen in de exo-on conditie dan bij no-exo en exo-off condities.
Subjectieve vermoeidheid, gemeten met de Borg-beoordeling van de waargenomen inspanningsschaal, was significant lager in exo-aan dan in exo-off, maar verschilde niet significant van no-exo. Het protocol beoordeelt de fysiologische kosten en de spiervermoeidheid tijdens het klimmen bergop. De grootste uitdaging is het apparaat goed aanbrengen en de beste pasvorm voor blends kiezen.
Toekomstige studies kunnen echte buitenheuvels testen en een grotere groep apparaatpatiënten betrekken.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie evalueert de effectiviteit van een lichtgewicht zachte heup-exoskelet bij het verminderen van de fysiologische belasting en de ervaren inspanning tijdens gesimuleerd bergwandelen bij ouderen. Via een gerandomiseerde crossover-studie onderzoekt het onderzoek of dergelijke ondersteunende technologie kan bijdragen aan een veiligere en efficiëntere fysieke activiteit voor deze populatie.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Inspanningsfysiologie
- Gerontologie
- Biomechanica
Achtergrond
- Bergwandelen en bergbeklimmen zijn populair onder actieve ouderen voor de cardiovasculaire conditie.
- Deze activiteiten kunnen neuromusculaire vermoeidheid versnellen, waardoor het risico op vallen en musculoskeletale letsels toeneemt.
- Draagbare ondersteunende hulpmiddelen, zoals zachte exoskeletten, kunnen helpen deze risico's te beperken.
- Inzicht in de fysiologische impact van dergelijke hulpmiddelen is cruciaal voor het bevorderen van veilige fysieke activiteit bij vergrijzende populaties.
Doel van de studie
- Om vast te stellen of een zacht heupexoskelet de fysiologische en waargenomen inspanning tijdens het bergopwaarts lopen bij ouderen kan verminderen.
- Om te beoordelen of het apparaat zijn eigen massa compenseert en een netto voordeel biedt wat betreft de cardiovasculaire inspanning.
- Om actieve, passieve en condities zonder exoskelet met elkaar te vergelijken in een gecontroleerde setting.
Gebruikte methoden
- Gerandomiseerde crossover-studie met twintig gezonde ouderen (gemiddelde leeftijd 63,45 jaar).
- De deelnemers liepen 15 minuten op een loopband met een hellingshoek van 15% en een snelheid van 3,5 km/h onder drie condities: geen exoskelet (NO_EXO), actief exoskelet (EXO_ON) en passief exoskelet (EXO_OFF).
- De gemeten uitkomsten waren de Physiological Cost Index (PCI), de maximale hartslag (HR_Peak) en de Rating of Perceived Exertion (Borg RPE).
Belangrijkste resultaten
- Actieve exoskeleton-ondersteuning (EXO_ON) reduceerde de PCI significant in vergelijking met zowel de NO_EXO- als de EXO_OFF-condities.
- De RPE was eveneens significant lager bij actieve ondersteuning dan bij onondersteunde of passieve condities.
- De maximale hartslag was het laagst in de EXO_ON-conditie, maar de verschillen waren niet statistisch significant.
- Het exoskeleton compenseerde effectief de fysiologische belasting van de eigen massa, wat resulteerde in een netto vermindering van de cardiovasculaire inspanning.
Conclusies
- Zachte heup-exoskeletten kunnen de loop-efficiëntie verbeteren en de ervaren inspanning tijdens het bergopwaarts lopen bij ouderen verminderen.
- Deze apparaten kunnen helpen bij het beperken van vermoeidheidsgerelateerde risico's en veiligere fysieke activiteit ondersteunen bij vergrijzende populaties.
- Verder onderzoek kan de langetermijnvoordelen en bredere toepassingen in praktijksituaties verkennen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Kwantitatieve beoordeling van ondersteunende exoskeletten bij ouderen biedt bruikbare gegevens voor de validatie van apparaten en risicobeperking in R&D gericht op mobiliteit. Het meten van de fysiologische kosten en de waargenomen inspanning maakt een objectieve evaluatie mogelijk van de impact van de interventie in de ontdekkings- en prototypefase. Deze inzichten informeren translationele strategieën voor draagbare technologieën die gericht zijn op leeftijdsgerelateerde mobiliteitsafname.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt hypothesetesten mogelijk over de effectiviteit van apparaten bij het verminderen van de fysiologische belasting tijdens inspanning.
- Ondersteunt functionele validatie van ondersteunende technologieën voor het beperken van neuromusculaire vermoeidheid.
- Biedt kwantitatieve eindpunten voor mechanische risicoreductie van draagbare interventies.
Screening & Assayontwikkeling
- Stelt gestandaardiseerde loopbandprotocollen vast voor reproduceerbare fysiologische metingen.
- Genereert gevalideerde kwantitatieve resultaten (PCI, RPE, HR_Peak) voor de vergelijking van hulpmiddelen.
- Faciliteert de screening van prototypes van ondersteunende hulpmiddelen op effectiviteit en impact op de gebruiker.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt prestatiegegevens van het apparaat uit aan functionele resultaten in de echte wereld die relevant zijn voor ouder wordende populaties.
- Ondersteunt de continuïteit van gecontroleerde laboratoriumvalidatie naar preklinische beoordeling van mobiliteitsinterventies.
- Informeert de risico-gecorrigeerde ontwikkeling van wearables voor functionele achteruitgang gerelateerd aan leeftijd.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit protocol positioneert fysiologische en perceptuele metingen als een cruciale stap vanaf de vroege fase van apparaatontwikkeling tot aan de preklinische validatie in mobiliteitsonderzoek.
- Discovery Biology: Kwantificeert de impact van interventies op neuromusculaire vermoeidheid en inspanning.
- Screening: Biedt reproduceerbare, kwantitatieve eindpunten voor de vergelijking en optimalisatie van apparatuur.
- Analytics: Levert statistische outputs (PCI, RPE, HR_Peak) ter ondersteuning van analyse tussen verschillende condities.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen laboratoriumbevindingen en functionele resultaten in doelpopulaties.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar kader voor de evaluatie van ondersteunende mobiliteitshulpmiddelen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in de werkzaamheid en veiligheid van apparaten voor ouderen.
- Operationele waarde: Standardiseert de meting van fysiologische en perceptuele eindpunten over verschillende studies heen.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen voor de verdere ontwikkeling van apparaten op basis van kwantitatieve risicoreductie.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van draagbare mobiliteitsinterventies mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in inspanningsfysiologie, biomechanica en gerontologie voor de uitvoering van het protocol.
- Vereist toegang tot instrumentele loopbanden en gevalideerde apparatuur voor fysiologische monitoring.
- Vereist standaardisatie van meetprotocollen en data-analyse tussen teams.
- Aanpassing van protocollen voor verschillende leeftijdsgroepen of mobiliteitsbeperkingen moet worden overwogen.
- Beperkt tot gecontroleerde laboratoriumomgevingen; generaliseerbaarheid naar de praktijk vereist verdere validatie.
