Мягкий тазобедренный экзоскелет снижает физиологические затраты и воспринимаемую нагрузку у пожилых людей при ходьбе в гору

Мы проверяем, снижает ли наш мягкий тазобедренный экзоскелет физиологическую стоимость и усталость у пожилых людей, идущих вверх по склону. Традиционные жёсткие экзоскелеты слишком тяжёлые, но наше устройство для мягких бедер часто лёгкое и определённо помогает. Для начала объясните процедуры исследования участнику в возрасте от 60 до 75 лет и убедитесь, что он может самостоятельно ходить на беговой дорожке не менее 15 минут.

Установить параметры беговой дорожки на 3,5 километра в час и наклон 15%. Прикрепите магнитный страховочный шнурок от ремня участника к выключателю автостопа беговой дорожки и держите наблюдающего исследователя в постоянной доступности к ручной кнопке аварийного остановки. Подготовьте экзоскелетное устройство перед тестированием.

Убедитесь, что уровень заряда батареи превышает 90%. Вручную осмотрите приводные блоки, чтобы убедиться, что нет запутанности кабелей, механических зацепок или чрезмерного трения в механизмах передачи. Настройте экзоскелет для работы в адаптивных режимах подъёма, спуска и плоскости с пятью уровнями помощи, обеспечивающих крутящий момент до 18 ньютон-метров. В режиме скалолазания включите алгоритм обучения походке и механизм с углами в диапазоне от 0 до 90 градусов, чтобы синхронизировать помощь в сгибании бедра с циклом походки участника.

Персонализируйте масштаб помощи, преимущественно на уровне три или четыре, исходя из партиципантивной толерантности во время адаптации. Прикрепите к участнику пульсометр для непрерывного записи данных. Распечатайте оценку Борга по шкале воспринимаемой нагрузки от 6 до 20 и шкалу визуальной аналоговой боли от 0 до 10 на бумаге формата A4.

Разместить печатные весы в пределах поля зрения участника для удобного доступа во время тестирования. Проверьте рост участника, чтобы выбрать подходящий размер устройства. Выберите размер L для высоты выше 165 сантиметров и размер M для высоты меньше или равной 165 сантиметрам.

Помогите участнику надеть погонные ремни. Отрегулируйте высоту заднего модуля так, чтобы боковые тазобедренные моторные блоки совпали с большим трохантером участника и пристегните магнитную пряжку на талии. Затяните боковые ремни регулировки над подвздошным гребнем, чтобы надёжно закрепить устройство на тазе и предотвратить проскальзывание.

Для закрепления соединения ног выровняйте стойки бедра примерно на 5–10 сантиметров выше надколенника. Закрепите крючки и поверните циферблат Боа по часовой стрелке, чтобы затянуть ремешки на бедрах. Проверьте правильное натяжение ремня, обеспечив примерно 1–1,5 сантиметра зазора при отрыве ремня от кожи.

Пусть участник выполняет приседания и высокие подъёмы ног, чтобы убедиться, что нет механических помех или чрезмерного натяжения троса. Для 15-минутной адаптационной сессии снимите устройство и попросите участника идти по беговой дорожке со скоростью 3,5 километра в час и с наклоном 15% в течение пяти минут. Затем пусть участник пройдёт с неуправляемым экзоскелетом пять минут.

Затем включите устройство и дайте участнику идти с электрическим экзоскелетом пять минут, постепенно увеличивая интенсивность помощи с уровня комфорта. После адаптации попросите участника отдохнуть в сидячем положении 20 минут перед формальными испытаниями, чтобы убедиться, что пульс и воспринимаемая нагрузка вернутся к исходному уровню. Закройте все светодиодные индикаторы, включая индикаторы питания и режима, изолентой для поддержания визуального заслепления.

Рандомизируйте порядок трёх экспериментальных условий. В условиях без экзо пусть участник будет ходить в стандартной спортивной одежде без экзоскелета. В режиме exo-on активируйте устройство в режиме лазания с ассистентной интенсивностью на уровень три или четыре.

Регулируйте уровень помощи до тех пор, пока участник не проявит стабильную походку без осаночных нарушений, компенсаторных движений или дискомфорта. Обеспечьте 40-минутный сидячий отдых между испытаниями, чтобы вернуть пульс и усталость к исходному состоянию. Пусть участник будет ходить естественно по беговой дорожке 15 минут, не держась за поручни, если это не требуется для безопасности.

Постоянно фиксируйте пульс во время задания. Усредняйте данные, собранные между 12 и 15 минутами, при частоте дискретизации в один герц, чтобы рассчитать стационарный пульс. Определите абсолютную максимальную частоту, зафиксированную во время задачи, как пиковую частоту сердечных сокращений.

На 14-й минуте попросите участника сообщить об уровне напряжения, используя оценку Борга по шкале воспринимаемого напряжения. Сразу после выполнения задачи визуально осмотрите кожные контакты на наличие эритемы, мозолей или следов давления. Записывайте боль в суставах по визуальной аналоговой шкале от 0 до 10 сантиметров, где 0 означает отсутствие боли, а 10 — самую сильную возможную боль.

Классифицировать баллы, превышающие или равные четырем, как клинически значимый дискомфорт, требующий дальнейшей оценки. Наконец, рассчитайте индекс физиологических затрат, вычитая пульс в состоянии покоя от ходьбы и деля результат на скорость ходьбы. Всего 20 здоровых пожилых людей, включая 10 мужчин и 10 женщин, выполнили все три условия ходьбы без каких-либо побочных эффектов.

Условие экзо-он приводило к значительно более низкому физиологическому индексу затрат по сравнению с условиями без экзо и экзо-офф. Индекс no-exo также был значительно ниже, чем exo-off. Исследовательские парные сравнения показали более низкие пиковые частоты сердечных сокращений в условиях экзо-он, чем при условиях без экзо и экзо-офф.

Субъективная усталость, измеряемая по оценке Борга по шкале воспринимаемой нагрузки, была значительно ниже в экзо-он, чем в экзо-офф, но не отличалась существенно от безэкзо. Протокол оценивает физиологическую нагрузку и мышечную усталость во время подъёма. Главная сложность — правильно поставить устройство и выбрать оптимальный вариант для смесей.

Будущие исследования смогут проверить реальные открытые холмы и включать большую группу пациентов с приборами.