JNER：一种超轻量级、多功能、无束缚的机器人踝关节外骨骼在脑瘫患者中的可用性和耐用性验证

踝关节硬壳有或许进一步降低未曾受伤生物体和神经疾病生物体的载客能力也。踝关节是动力专门其设计的一个相似最终目标，因为它在必要的两足爱国运动中所起着决定性作用，并且是神经功能缺损生物体中所相似的曾受负面影响关节。例如，患上脑瘫（CP）的生物体举例来说有踝关节-足底屈肌无力。硬壳是一种必要的康复手段。之前有文献推论，在坐下前期，双边一同与常用者的生物踝关节施力变为多达量在总体载客全过程中所，可以优化CP小群体的能量消耗和载客速度快等决定性基准。然而，后期原型的准确性和实用性很低，并且推论对于体重多于45 kg的生物体违宪，因为角速度快造成了有限，右脚配件相对于腿部和脚的爱国运动很大。但，CP病人在未深入研究职员或技术职员干预的情况下配戴和操作踝关节硬壳的能力也仍然未知。

本深入研究的第一个最终目标是其设计一种新型踝关节硬壳，并分析报告载客其间的爱国运动性能。第二个最终目标是通过降低有益变为年人短时间内抬升载客的能量消耗，醒目该电子装置的差异性和多功能性这些中所等风力到高风力的娱乐活动来进行这些体内性能实验，本文假设两组人在常用vs载客时都能有很大的优化。最终最终目标是未完变为可用性分析报告，量化用户或其看护人在未深入研究职员干预的情况下常用和安装器材的等待时间。本文发表在《神经病专攻，妇产科专攻和精神病专攻华尔街日报》上（Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry）。

其设计了一生物体积轻的双向蓄电池电力的右脚硬壳。臀部安装的电机通过链条到电缆传输子系统驱动右脚不远处的滑轮配件。装有仪表的踝关节滑轮安装在尼龙4道，尼龙管也背书半透明反作轻轻。尼龙脚板和腿部袖口除此以外了坚固而舒适的承曾受转移界面。踏板上的可调事先了一个高级操纵器，该操纵器用于在坐下前期除此以外自适应的跖侧屈肌角速度快和/或在晃动前期除此以外恒定的背侧屈肌角速度快。右脚不远处的自定义应用软件角速度快可调为低总体闭环角速度快操纵除此以外反馈。硬壳的峰值角速度快输出为30 Nm。硬壳总体积的50%至65%（取决于配置）包含在臀部配件内，因此，将终端降低的体积对激素能力也的损害下调最高。

靴子组变为子系统

踝关节配件的其设计用意是仅有限度地增大终端体积和腿部的垂直醒目，背书反作轻轻，并除此以外弹性体界面，在娱乐活动其间背书和一同常用者。身体终端降低的体积降低了载客的激素变为本，比近百端降低的更多，并限制了硬壳的曾受益。放有在下肢内侧的装配会降低下半身碰撞的风险，而后部或外侧醒目或许会引致与环境碰撞。踝关节配件除此以外一个单技术性旋转关节，并通过腿部或腿部袖口和脚板与常用者连接。其设计了一个自定义的应用软件本质传感两节，地不远处尼龙4道皮带轮上方，为开发新本质或速度快子系统性操纵策略、病人风险评估踝关节本质或爱国运动仅限于以及校准器材的机械功率除此以外了一个平台。一个本质可调地不远处皮带轮圆周上方，地不远处尼龙4道，以尽量增大配件的横向醒目。FSR信号用于样品原则上和晃动之间的类比，并未确定原则上其间的专门其设计角速度快曲线。

招募了六名有益变为年人，用意是推论器材适用于无损害的中所等风力步行性能进一步降低。招募了七名CP病人，他们的年龄和损害程度各不相同，用意是推论器材尽可能必要地降低该病人群体在仅有轻轻飞行测试其间的有氧能力也。在本文之前的深入研究中所，重点项目是在CP病人的总体地面上降低步行，试图探寻踝关节硬壳专门其设计的应用于，以降低仅有的爱国运动能力也。

六名未曾受伤的自发性中所有五名在跑步机抬升载客时对硬壳专门其设计反应良好。在试验中的最后3分钟内，能量消耗的优化率从7.4%到18%不等，其中所一名自发性（P5）在专门其设计载客时未变化。队列在常用与不常用该电子装置的情况下载客时，激素能力也有9.9±2.6%（千分之值±标准误差）的优化（p=0.012，d=0.59）。六名未曾受伤的自发性中所有五名获取了硬壳角速度快、角速度快和机械功率。自发性都尽可能安全及地未完变为仅有轻轻爬上扶手飞行测试，无任何意外事故。在硬壳专门其设计下来进行仅有轻轻实验其间，爬上过的四楼多达降低了38.4±23.6%（p=0.013，d=0.25）。尽管步行最远降低，但专门其设计和非专门其设计仅有轻轻飞行测试的净激素功率未很大差异（p=0.49）。总的安装等待时间和应用于程序安装等待时间举例来说随着常用次多达有所增加而迅速增大。

在5度斜坡（左列）和扶手踏步机（右列）上来进行专门其设计载客其间，从单个曾受试者（P1）校准的代表性硬壳（粉红色）和规定的（粉红色）角速度快、速度快和功率曲线（千分之值±置信区间）。

本文的器材是所有深入研究或商用动力器材中所最轻的踝关节配件之一。毫无疑问患上CP的青少年和年轻在仅有轻轻飞行测试中所常用该器材时，尽可能在扶手踏步机上多爬上近百40%的走道。这为可戴著式踝关节专门其设计电子装置在高风力爱国运动中所除此以外焦虑和荷尔蒙诱因的潜力除此以外了新见解娱乐活动。轻量的无约束踝关节专门其设计或许允许CP病人降低以任务为导向的专业训练，已被推论在优化脑瘫和卒中所后病人的娱乐活动能力也方面是变为功的。本文是第一项关于无约束硬壳其设计的深入研究报告，该硬壳允许身体残疾的个人在未深入研究职员干预的情况下戴上和操作器材。患上脑瘫的个人尽可能戴上和操纵器材，直到有人一同载客（他们自己或有护理职员帮助）千分之即可4分钟，这表明未来在临床研究和父母亲中所的调遣或许是现实的。

总之，蓄电池电力的踝关节硬壳对于曾受试者来说很不易常用，初步证据表明，对于未曾受伤的变为年人、患上CP的青少年和变为年人，在不同的康复条件下是必要的。

Orekhov, G., Fang, Y., Cuddeback, C.F. et al.Usability and performance validation of an ultra-lightweight and versatile untethered robotic ankle exoskeleton. J NeuroEngineering Rehabil18, 163 (2021).