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機動戰士鋼彈Gundam實體模型

多軸機械手臂能有效幫助神經受損患者復健嗎? Credit: Yoshizumi Endo@Flickr CC BY SA-2.0

風起雲湧的機器人產業與應用

前些陣子台灣的上銀科技發表了下肢訓練的機器復健器材,成功銷售到各大醫院復健部門。機器人應用在工業上,甚至醫療院所的服務用機器人,還有為了軍事研發的機器人,都已經有相當的成果,那做成復健醫療器材的困難在哪裡呢?

客製化復健訓練

患者在肌肉骨骼或、神經損傷、中風後,復健過程有很多層面要考量,除了我們知道的恢復動作,還需要顧慮到每個動作的功能性,像是運動角度範圍、精細度,另外一個就是肌肉強度。而更重要的,復健使用的設備必須因人而異,輸出設定,提供患者訓練,再記錄患者的反饋,來更改輸出設定,達到真正的雙向反饋來做復健訓練調整。而上肢的訓練,肩膀關節和手軸等的精密動作,不容易訓練。

自動反饋調整治療訓練

最近,美國「德州大學奧斯汀分校」(The University of Texas at Austin)的工程學院(Cockrell School of Engineering) 開發出第一套雙臂復健用機械外骨骼系統「HARMONY」,看起來有點像是動畫「機動戰士」的手臂,它配備了14個致動器(Actuators),藉由自然的動作和可對應調整壓力(Pressure)和力量(Force),讓機器手臂穿戴起來幾乎沒有重量感,以提供完整的復健治療。這項發明使用對象可以是脊髓損傷或神經受損的患者,讓患者穿戴上這套裝置作訓練,醫師或治療師就能以該裝置收集到患者的表現資訊做分析判斷,也就是根據每一個人的狀況來調整治療方法,達到「追蹤」、「分析數據」與「精確治療」的目的。如此,不僅是訓練肌肉力量、動作角度,還能完整顧及到協調感。

雙手的協調性訓練

為了讓這項系統能更符合客製化需求(這點似乎是所有輔助醫療器材的研發重點),硬體可以根據患者體型大小調整,另外,軟體也能加以客製化和最佳化。這項設計還有一項值得一提的特點,讓它比現有的機械訓練手臂顯得更具突破性,那就是在「雙手的訓練」方面,因為現今大部分的醫療用機械手臂,多是單臂設計,較缺乏「雙手協調性」訓練的功能。因此,在患者上半身的每一個面,有三個位置和這組系統連結,另有14個軸的自然動作。此外,該裝置可每秒鐘收集兩千筆患者復健表現的資訊,並進一步反饋給系統。目前研究人員正持續開發軟體中,並準備在今年夏天先行招募二三十名的健康試用者來試驗。

後續發展

這套設計的治療效果呢?除了肌肉力量和關節各方向運動的技巧訓練,專家比較持懷疑態度的是兩側協調力的訓練。未來,這套系統也考慮加上遊戲設計或者螢幕顯示來增加訓練的互動性。

文章參考:The University of Texas at Austin
圖片來源:yendo0206@Flickr  CC BY SA-2.0
影片來源:CockrellSchool


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。