Aktuální vydání

celé číslo

08

2018

MSV 2018 v Brně

celé číslo

Inteligentní trupová ortéza plná senzorů

Zvedání těžkých břemen, jednostranné pohyby – každý rok mají miliony občanů států Evropské unie vážné zdravotní potíže způsobené jejich pracovními činnostmi. Bolesti zad v důsledku muskuloskeletálního onemocnění (Musculoskeletal Disorder – MSD) neboli onemocnění pohybového aparátu jsou v Evropě nejběžnější nemocí z povolání. Statistiky zdravotních pojišťoven ukazují, že téměř 10 % všech pracovních neschopností v Německu je přiznáno na základě bolestí v zádech. Doba trvání a četnost onemocnění přitom výrazně závisejí na druhu vykonávané práce. Bolestmi zad jsou hodně postiženi zejména pracovníci v pečovatelské službě. V nemocnicích, v léčebnách dlouhodobě nemocných, v domovech pro seniory, ale i v domácí péči musí pečovatelky a pečovatelé při překládání pacientů, jejich mobilizaci, pomoci při vstávání a ukládání na lůžko apod. vynakládat velkou tělesnou sílu. To vše zatěžuje a nadměrně namáhá jejich pohybový aparát natolik, že své zvolené povolání časem mnohdy nemohou již dále vykonávat.

 

Pomoci má projekt CareJack

Aby se při trvalém nedostatku kvalifikovaných pracovníků v pečovatelské službě takovému vývoji pokud možno zabránilo, vypsalo Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum (BMBF) projekt s názvem CareJack (pečovatelská vesta), kdy cílem je vyvinout technické prostředky zmenšující fyzické pracovní zatížení pečovatelského personálu. Celkové náklady na projekt v trvání tří let jsou plánovány ve výši 2,47 milionu eur, z nichž BMBF uhradí 59 %, tj. asi 1,46 milionu eur.
 
V rámci projektu CareJack vyvíjejí odborníci obou berlínských Fraunhoferových ústavů, Ústavu pro výrobní zařízení a konstrukční techniku IPK (Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik) a Ústavu pro spolehlivost a mikrointegraci IZM (Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration), společně s partnery z průmyslu aktivní inteligentní podpůrnou vestu pro pracovníky ohrožené onemocněním pohybového aparátu zejména trupu. V podstatě jde o ortopedickou protézu trupu, zkráceně ortézu, podobající se vestě (obr. 1), která stabilizuje trup jedince a ulehčuje mu vykonávání tělesně namáhavých činností pomocí cílené podpory sil. Ortéza je lehká, měkká, pohodlně se nosí a důležité je, že ji lze obléci stejně snadno jako pracovní plášť. Experti Fraunhoferovy společnosti v souvislosti s ní hovoří o tzv. jemné robotice (Softrobotik).
 
„Dosud neexistují žádné účinné podpůrné systémy, které by těžkou a namáhavou práci pečovatelskému personálu alespoň trochu ulehčily,“ říká Dr. Henning Schmidt, který má projekt ve Fraunhoferově ústavu IPK na starosti. Kdo pracuje v nemocnicích, domovech pro seniory nebo v ambulantní pečovatelské službě, potřebuje především silná záda. Ale jak lze páteř jedince podporovat, aniž by byla omezena možnost jejího všestranného pohybu? Kolektiv vedený Dr. Schmidtem a jeho partneři z ortopedického průmyslu se při řešení vydali zcela novou cestou. Především upustili od tvrdé obalové vrstvy, která je u ortéz často používána, a místo toho zvolili pružný a příjemně se nosící výchozí materiál. Veškerá elektronika je zabudována ve vestě a energii potřebnou k jejímu napájení vyrábí nositel vesty sám svými pohyby. Využíván je přitom princip „sklízení“ energie (energy harvesting), kdy se pohybová energie nositele ortézy vhodnými měniči přeměňuje na elektrický proud. Důležitým úkolem v projektu bylo vyřešit účelné propojení a skloubení aktivní mechanické podpory s inovativní technikou akumulace energie a s využitím biosignálů získávaných při použití techniky elektromyografie (Electromyography – EMG) či senzorů pohybu svalů.
 

Ortéza pomáhá zabránit nesprávným pohybům

Inteligentní ortéza trupu se stará především o to, aby se pečovatelky a pečovatelé při práci „správně“ pohybovali. Mnoho ortopedických problémů totiž vzniká nesprávnými pohyby a nesprávnou manipulací s těžkými břemeny. Klasický příklad: kdo zvedá těžké břemeno z podlahy, neměl by s napřímenýma nohama ohnout trup a zvedat břemeno v předklonu, nýbrž s napřímeným trupem vždy z podřepu. Při nesprávném zvedání mnohanásobně roste tlak na bederní meziobratlové ploténky a hrozí jejich bolestivé vyhřeznutí. V inteligentní ortéze je ukryto mnoho senzorů, které trvale sledují, jak se její nositel při práci pohybuje. Vestavěný procesor porovnává údaje ze senzorů s optimálními průběhy pohybů uloženými v paměti zařízení. Zjistí-li procesor chybu, rozsvítí se výstražná LED. A nejen to: nové akční členy z plastu s nastavitelnou tuhostí pomáhají vyvarovat se špatných pohybů a správné pohyby podporují. „Nositel vesty si může sám zvolit, jaký stupeň podpory chce mít,“ říká Dr. Schmidt. Takové finesy jsou myslitelné jen při použití velkého množství elektroniky. „Samozřejmě ovšem nikdo s sebou nechce vláčet batoh plný elektroniky,“ říká odborník Fraunhoferova ústavu IZM Erik Jung, jehož tým vyvíjí pro projekt CareJack společně s partnery z průmyslu miniaturizované komponenty, pružné desky s plošnými spoji a potřebné senzory vhodné k zabudování do ortézy.
 
Podle zadání má být do konce roku 2015 zhotoveno ještě několik prototypů „chytré“ ortézy trupu, které budou podrobeny důkladným provozním a uživatelským zkouškám. Se zavedením sériové výroby této nejmodernější ortézy Dr. Schmidt počítá za jeden až dva roky. Potřeba je podle jeho slov velká. Takovouto aktivní oporu by mohli používat pečovatelky a pečovatelé, ale může být vhodná a užitečná také pro stavební dělníky, pokrývače, zedníky, popeláře i pro pracovníky mnoha dalších profesí vyžadujících ruční manipulaci s těžkými břemeny. Její uvedení na trh jistě uvítají i zdravotní pojišťovny i organizace prosazující bezpečnost a ochranu zdraví při práci. Hodně bude ale rovněž záležet na ceně pomůcky a její účinnosti při každodenním používání.
[Die Kraft in der Weste. Pressemiteilung Fraunhofer IPK/IZM: Forschung Kompakt, 03/2015.]
Ing. Karel Kabeš
 

Obr. 1. Inteligentní ortéza trupu podobná vestě zmenšuje fyzické zatížení pečovatelského personálu (foto: Fraunhofer IPK/IZM)