रोबोटिक्स के माध्यम से स्वतंत्रता और गतिशीलता – कैसे एक्सोसूट्स पार्किंसन्स रोगियों की मदद कर सकते हैं

विनम्र लेकिन जीवन-परिवर्तनकारी एक्सोस्केलेटन

Heinlein की प्रसिद्ध कृति Starship Troopers के 1959 में प्रकाशन के बाद से science fiction ने exosuit की कल्पना की है। वास्तविक जीवन में space marine द्वारा नियमित उपयोग अभी बहुत दूर है।

लेकिन अधिक यथार्थवादी रूपों के रोबोटिक एक्सोस्केलेटन अब विकसित किए जा रहे हैं ताकि सीमित गतिशीलता से पीड़ित लोगों की मदद की जा सके या कारखानों और गोदामों में काम करने वाले कर्मचारियों की सहायता की जा सके।

ऐसा एक उदाहरण हार्वर्ड जॉन ए. पॉलसन School of Engineering and Applied Sciences द्वारा डिज़ाइन किया गया नया रोबोटिक एक्सोसूट है। यह पार्किंसन्स रोग से पीड़ित रोगियों को गतिशीलता पुनः प्राप्त करने में मदद करता है।

यह “gait freezing” की समस्या हल करता है, जिसमें neurodegenerative disease के कारण कदम अचानक रुक जाता है। इससे mobility घटती है, गिरने का खतरा बढ़ता है और रोगी चलना पूरी तरह बंद कर सकता है।

“रोबोटिक वस्त्र, जो कूल्हों और जांघों के चारों ओर पहना जाता है, पैर के स्विंग के दौरान कूल्हों को हल्का धक्का देता है, जिससे रोगी लंबी कदम लंबाई प्राप्त कर सके।”

यह mechanical सहायता मरीज को अधिक दूर, तेज और आसानी से चलाती है। यह Conor Walsh के Biodesign Lab की mobility-support robotics का नवीनतम रूप है।

स्रोत: Harvard

पिछली प्रणालियों को स्ट्रोक के बाद के लोगों, ALS (एमायोट्रोफ़िक लेटरल स्क्लेरोसिस) रोगियों, और अन्य गतिशीलता-प्रभावित रोगों की मदद करने के रूप में दिखाया गया है।

अब क्यों?

जबकि ऐसे रोबोटिक सहायता के प्रोटोटाइप एक दशक से अधिक समय से डिज़ाइन किए जा रहे हैं, व्यावसायीकरण और व्यापक उपयोग का चरण आज बहुत करीब है.

एक मुख्य कारक अधिक शक्तिशाली बैटरियों का विकास रहा है। यह रोबोटिक सूट को अधिक समय तक पावर रखने में मदद करता है, साथ ही यह हल्का और कम भारी भी बनाता है.

उन्नत सामग्रियों में भी प्रगति हुई है जो जैविक मांसपेशियों की तरह लचीली और संकुचित हो सकती हैं, जो प्रारंभिक दृष्टिकोणों में प्रयुक्त सरल पिस्टन और गियर्स से अधिक है। यह हार्वर्ड एक्सोसूट का एक प्रमुख भाग है, जिसमें ‘सॉफ्ट’ डिज़ाइन के कारण सुगम गति और हल्का वजन मिलता है.

और, बेशक, स्मार्टफ़ोन के व्यापक अपनाने से एक्सोसूट की निगरानी के लिए सुविधाजनक ऐप्स का उपयोग संभव हो गया है।

एक उभरता बाजार

एक्सोस्केलेटन बाजार का अनुमान 2022 में $523M और 2032 तक $2.2B तक बढ़ सकता है, या 15.5% CAGR के अनुसार लगाया गया है। वर्तमान में यह मुख्यतः चिकित्सा उपयोगों – अधिकांशतः पुनर्वास – के साथ-साथ न्यूरोलॉजिकल समस्याओं द्वारा संचालित है। भारी वजन उठाते समय रीढ़ को चोट से बचाना भी एक बढ़ता हुआ बाजार है। 2020 के दशक के अंत तक, एक्सोस्केलेटन का यह उपयोग बहुत अधिक सामान्य हो सकता है.

सक्रिय शक्ति देने वाला powered exoskeleton अगला चरण हो सकता है। व्यापक उपयोग शायद 2030-2040 से पहले न हो, लेकिन औद्योगिक और सैन्य उपयोग विकसित हो सकते हैं।

ऊर्जा-प्रेरित नवाचार

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI)

machine learning की प्रगति exosuit को अधिक responsive और उपयोगी बनाएगी। यदि Boston Dynamics का Atlas नाच और backflip कर सकता है, तो AI suit उपयोगकर्ता को स्थिर और आराम से गतिशील रख सकता है।

स्रोत: Boston Dynamics

तकनीक परिपक्व होने पर Atlas जैसी प्रणाली paralyzed या amputee व्यक्ति के लिए चल सकती है और wheelchair बदल सकती है। एक पैर वाला सीमित suit भी पूर्ण bionic implant के बिना मदद कर सकता है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग

3D printing जटिल parts को कम लागत में बना सकती है, यहां तक कि वे भी जिन्हें पारंपरिक तरीके से बनाना असंभव हो। इससे बड़े batch और inventory के बिना spare part अलग-अलग बन और repair हो सकते हैं।

3D printing हर user की जरूरत के अनुसार आकार, fitting और ताकत वाला अधिक customized exosuit भी संभव करेगी।

एक्सोस्केलेटन और एक्सोसूट कंपनियां

चिकित्सा एक्सोसूट

1. Ekso BIONICS

Ekso BIONICS एक्सोस्केलेटन तकनीक में एक अग्रणी है, जिसने 2012 में पहला व्यावसायिक चिकित्सा पुनर्वास एक्सोस्केलेटन लॉन्च किया। तब से, इसे अपने ABI और EVO सूट्स के लिए अनुमोदन प्राप्त हुआ है.

जबकि यह कार्य/भारी-ड्यूटी खंड में विस्तार कर रहा है, कंपनी अभी भी मुख्यतः थेरेपी और चिकित्सा गतिशीलता पर केंद्रित है.

कंपनी की आय तेजी से बढ़ रही है (+38% वर्ष-से-वर्ष 2023 में).

स्रोत: Parker

कंपनी ने हाल में Parker Hannifin की Human Motion and Control इकाई खरीदी और paralyzed लोगों के powered exoskeleton जोड़े। Ekso अपने R&D और strategic acquisition से बढ़ सकती है।

2. ReWalk Robotics

ReWalk स्ट्रोक पुनर्वास और रीढ़ की हड्डी की चोट से ग्रस्त लोगों के लिए एक्सोस्केलेटन समाधान प्रदान करता है। कंपनी ने अब तक 600 से अधिक यूनिट्स बेचे हैं, मुख्यतः जर्मनी और यूएसए पर ध्यान केंद्रित करते हुए.

ReWalk ने 2024 की शुरुआत में अपनी पहली मेडिकेयर कवरेज देखी, जिससे बीमा कवरेज के कारण एक बहुत बड़े बाजार की संभावना खुली।  ReWalk ने अगस्त 2023 में $19M में AlterG का अधिग्रहण किया, जो पुनर्वास थेरेपी के लिए विशेष ट्रीडमिल निर्माता है, जो ReWalk एक्सोस्केलेटन के साथ पूरक प्रस्ताव है.

स्रोत: Rewalk

दोनों कंपनियां समान rehabilitation center और therapist को सेवा देती हैं, इसलिए संयुक्त sales प्रयास विकास में मदद करेंगे। कंपनी Germany और USA में उपलब्ध बाजार 2.255 अरब डॉलर से अधिक मानती है।

3. Cyberdyne

Cyberdyne अपने HAL (Hybrid Assistive Limb) एक्सोस्केलेटन के उत्पादन के लिए सबसे अधिक जाना जाता है। यह एक समाधान है जो छोटे तंत्रिका संकेतों का पता लगाने और उन्हें बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि रोगी की इच्छित गतियों में सहायता मिल सके.

HAL के अलावा, Cyberdyne ने एक एक्सोस्केलेटन ऊपरी अंगों और घुटनों के लिए, एकल जोड़ का समर्थन करने वाला विकसित किया है। यह प्रणाली वर्तमान में चिकित्सा उद्देश्यों के लिए उपयोग की जा रही है, लेकिन यह डिज़ाइन भविष्य में अधिक शक्तिशाली एक्सोस्केलेटन का भविष्य हो सकता है, जो रोबोटिक्स के साथ कामगारों की शारीरिक गतियों को पूरी तरह बढ़ा सके, जो आयरन मैन-शैली के सूट के बहुत करीब है.

सूक्ष्म तंत्रिका संकेतों का पता लगाना रोगियों को संवाद करने में मदद कर सकता है, यहां तक कि जब उनकी बोलने की क्षमता प्रभावित हो, कंपनी की CYIN तकनीक का उपयोग करके.

स्रोत: Cyberdyne

कंपनी अपनी रोबोटिक्स और सेंसर में विशेषज्ञता का उपयोग करके क्लीनिंग रोबोट, साथ ही ट्रांसपोर्टेशन रोबोट, और फोटोअकोस्टिक इमेजिंग प्रणाली बेचती है.

4. Trexo Robotics

Trexo उन बच्चों के लिए रोबोटिक सहायता डिजाइन करने में विशेषज्ञता रखता है जो cerebral palsy जैसी विकलांगताओं से पीड़ित हैं.

यह एक विशिष्ट लेकिन महत्वपूर्ण भूमिका है, क्योंकि बच्चों की पुनर्वास में वयस्कों की तुलना में अलग आवश्यकताएँ और क्षमताएँ होती हैं। यह एक बच्चे के लिए जीवन-परिवर्तनकारी क्षमता है कि वह अंततः अधिक स्वतंत्र रूप से चल सके.

स्रोत: Trexo

यह दुर्लभ रोगों के लिए भी एक शक्तिशाली चिकित्सीय और जीवन-गुणवत्ता उपकरण है, जिनके लिए वर्षों या दशकों तक कार्यात्मक थेरेपी उपलब्ध नहीं हो सकती।

वाणिज्यिक एक्सोसूट

1. Ottobock का SUITX

SUITX एक अन्य गैर-शक्तिशाली एक्सोस्केलेटन है जो ऑटोमोटिव और लॉजिस्टिक्स जैसी उद्योगों पर केंद्रित है, ताकि कर्मचारियों को भारी वजन उठाने में मदद मिल सके और रीढ़ की चोटों के जोखिम को कम किया जा सके। कंपनी के उत्पादों का उपयोग पहले ही 2000+ कंपनियों द्वारा किया जा रहा है.

दुर्भाग्यवश गैर-प्रमाणित निवेशकों के लिए, यह अभी सार्वजनिक रूप से ट्रेड नहीं किया गया है.

स्रोत: SuitX

सैन्य एक्सोसूट

SABER (Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply) एक 3 पाउंड का सूट है जिसे US Army ने Vanderbilt University के साथ साझेदारी में विकसित किया है। विज्ञान कथा या आयरन मैन के प्रशंसकों की निराशा के लिए, यह सूट संभवतः युद्ध में नहीं देखा जाएगा और इसे एक अधिक सामान्य (परन्तु समान रूप से महत्वपूर्ण) उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किया गया है: लॉजिस्टिक्स.

स्रोत: Herowear

सैन्य कर्मियों को भारी वजन उठाना पड़ता है, जिससे उन्हें पीठ की चोटों का बड़ा जोखिम होता है। यह एक ‘हल्का, कम प्रोफ़ाइल, गैर-शक्तिशाली पहनने योग्य उपकरण’ है.

पहले, Vanderbilt University ने HeroWear, एक प्रमुख एक्सोसूट निर्माता, और Interwoven Design, एक प्रमुख परिधान और उत्पाद डिज़ाइन फर्म के साथ समान एक्सोस्केलेटन पर काम किया था।  Herowear अपने स्वयं के नागरिक एक्सोसूट डिजाइन को बेचता है, जो उठाने के लिए है, the Apex 2, लगभग $1,000/सूट से थोड़ा अधिक कीमत पर.

स्रोत: Herowear