Självständighet och rörlighet genom robotik – hur exosuits kan hjälpa personer med Parkinsons sjukdom

Ödmjuka men livsförändrande exoskelett

Sedan publiceringen av Heinleins klassiker Starship Trooper in 1959 har science fiction alltid varit ivrig att förutsäga användningen av mobil rustning kallad ‘exosuits’ eller ‘exoskeletons’. I verkligheten är vi fortfarande långt ifrån ett sådant system som rutinmässigt kan användas av snygga rymdmarskallar.

Men mer realistiska former av robotic exoskeletons utvecklas nu för att hjälpa personer med begränsad rörlighet eller hjälpa arbetare i fabriker och lager.

Ett sådant exempel är ett nytt robotiskt exosuit designat av Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. Det hjälper patienter med Parkinsons sjukdom att återfå rörlighet.

Mer exakt hjälper det till att lösa problemet med “gait freezing”, vilket är när ett steg plötsligt avbryts av en neurodegenerativ sjukdom. Detta kan minska rörligheten, orsaka fall och till och med hindra Parkinsonpatienter från att gå helt.

Den robotiska plagget, som bärs runt höfterna och låren, ger en mjuk knuff till höfterna när benet svänger, vilket hjälper patienten att uppnå ett längre steg.

Denna mekaniska hjälp kan få patienter att gå längre, snabbare och lättare.  Detta är den senaste iterationen av Conor Walshs Biodesign Lab robotteknik för att assistera rörlighet.

Källa: Harvard

Tidigare system har visat sig hjälpa personer efter stroke, ALS‑patienter (Amyotrophic Lateral Sclerosis) och andra sjukdomar som påverkar rörligheten.

Varför nu?

Medan prototyper av sådan robotisk assistans har designats i mer än ett decennium, är steget mot kommersialisering och bred användning mycket närmare idag.

En nyckelfaktor har varit utvecklingen av mycket kraftfullare batterier. De hjälper till att hålla de robotiska dräkterna igång längre, samtidigt som de är lättare och mindre skrymmande.

Det har också skett framsteg med avancerade material som kan böjas och kontraheras som biologisk muskel, mer än de tidiga metoderna som använde primitiva kolvar och kugghjul. Detta är en nyckeldel av Harvard‑exosuitet, med en “soft” design som möjliggör smidigare rörelser och lägre vikt.

Och naturligtvis möjliggör den breda spridningen av smartphones bekväma appar för att övervaka exosuitet.

En ung marknad

Exoskelettmarknaden uppskattas på $523M i 2022 och kan växa till $2.2B år 2032, eller en 15.5% CAGR. För närvarande drivs den av medicinska tillämpningar – mestadels rehabilitering – samt neurologiska problem.  Att skydda ryggraden från skador vid lyft av tunga vikter är en annan växande marknad. I slutet av 2020‑talen kan denna användning av exoskelett bli mycket vanligare.

Motoriserade exoskelett som aktivt ger styrka är troligen nästa steg, med en bredare användning som sannolikt inte sker förrän 2030‑2040 och kan leda till olika industriella och militära tillämpningar.

Kraftladdad innovation

Artificiell intelligens (AI)

Med framsteg inom maskininlärning kommer AI att bli ett stort steg mot att göra exosuits mer reaktiva och användbara. Om Boston Dynamics (nu en del av Hyundai – HYMTF) kan få sin Atlas‑robot att dansa och göra en bakåtvolt, kan ett liknande AI‑drivet exosuit hjälpa bäraren att hålla sig stabil och röra sig bekvämt.

Källa: Boston Dynamics

När teknologin är fullt mogen föreställer sig vissa lösningar där Atlas kan gå för förlamade eller amputerade, och helt ersätta rullstolar. Begränsade exosuits, till exempel som ersätter bara ett ben, kan användas på liknande sätt utan att nå nivån av ett fullständigt bioniskt implantat.

Additiv tillverkning

En annan hjälpsam teknik blir 3D‑utskrift / additiv tillverkning. Detta kan först användas för att designa komplexa delar till lägre kostnad och ibland designa delar som helt skulle vara omöjliga att tillverka med traditionella metoder. Det kommer också att hjälpa till att producera reservdelar och reparera dem en i taget istället för att förlita sig på massproduktion och lager.

Slutligen kommer 3D‑utskrift att möjliggöra mycket mer anpassningsbara exosuits, med varierande storlekar, passformer, styrka osv., där varje anpassas efter den exakta kravet för varje användare.

Exoskelett‑ och exosuit‑företag

Medicinska exosuits

1. Ekso BIONICS

Ekso BIONICS är en ledare inom exoskelett‑teknik, med det första kommersiella medicinska rehabiliterings‑exoskelettet lanserat 2012. Sedan dess har de fått godkännande för sina ABI‑ och EVO‑dräkter.

Även om de expanderar inom arbets‑/tung‑segmentet, är företaget fortfarande mest fokuserat på terapier och medicinsk rörlighet.

Företagets intäkter har vuxit snabbt (+38 % år‑till‑år 2023).

Källa: Parker

Det har nyligen förvärvat Human Motion and Control (HMC) Business Unit från Parker Hannifin Corporation för att lägga till sina motoriserade exoskelett för personer med förlamning i sitt erbjudande. Detta kan indikera att Ekso har god potential att bli en återkommande förvärvare inom exoskelettsektorn, och växa sitt erbjudande genom en blandning av intern R&D och strategiska förvärv.

2. ReWalk Robotics

ReWalk erbjuder exoskelettslösningar för strokerehabilitering och för personer som drabbats av ryggmärgsskada. Företaget har sålt mer än 600 enheter hittills, med fokus på Tyskland och USA.

ReWalk har sett sin första Medicare‑täckning i början av 2024, vilket öppnar möjligheten för en mycket större marknad tack vare försäkringsskydd. ReWalk förvärvade AlterG i augusti 2023 för 19 MUSD, en tillverkare av löpband specialiserade på rehabiliteringsterapier, ett komplement till ReWalk‑exoskelett.

Synergierna mellan de två företagen, som riktar sig till samma rehabiliteringscenter och terapeuter, bör hjälpa båda företagen att växa genom att kombinera sina försäljningsinsatser. Den växande täckningen för exoskelettterapier och AlterG‑produkter uppskattas av företaget skapa en TAM (Total Addressable Market) på mer än 2,255 BUSD enbart i Tyskland och USA.

Källa: Rewalk

3. Cyberdyne

Cyberdyne är mest känt för att producera HAL (Hybrid Assistive Limb) exoskelettet. Detta är en lösning som är designad för att upptäcka och förstärka små nervimpulser för att assistera patientens önskade rörelser.

Förutom HAL har Cyberdyne ett exoskelett för överkroppens extremiteter och knän, som stödjer ett enda led. Systemet används för närvarande för medicinska ändamål, men denna design kan vara framtiden för kraftfullare exoskelett, som helt kan förstärka arbetarnas fysiska rörelser med robotik, mycket närmare en Iron‑Man‑liknande dräkt.

Att upptäcka små nervimpulser kan också användas för att hjälpa patienter att kommunicera, även med nedsatta talförmågor, med företagets CYIN‑teknik.

Källa: Cyberdyne

Företaget utnyttjar också sin expertis inom robotik och sensorer för att sälja rengöringsrobotar, samt transportrobotar, och ett system för fotoakustisk avbildning.

4. Trexo Robotics

Trexo specialiserar sig på att designa robotisk assistans för barn som lider av funktionshinder, till exempel cerebral pares.

Detta är en nischad men viktig roll, eftersom barn inte har samma behov och förmågor som vuxna i rehabilitering. Det är också en livsförändrande möjlighet för ett barn att äntligen kunna röra sig mer fritt.

Källa: Trexo

Det är också ett kraftfullt terapeutiskt och livskvalitetsverktyg för sällsynta sjukdomar som kanske inte har funktionella terapier på år eller årtionden.

Komersiella exosuits

1. SUITX by Ottobock

SUITX är ett annat icke‑motoriserat exoskelett med fokus på industrier som bilindustrin och logistik för att hjälpa anställda att lyfta tunga vikter och minska risken för ryggskador. Företaget har redan över 2000 företag som använder deras produkter.

Tyvärr för icke‑ackrediterade investerare är det ännu inte börsnoterat.

Källa: SuitX

Militära exosuits

SABER (Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply) är en 3‑punds dräkt utvecklad av den amerikanska armén i samarbete med Vanderbilt University. Till besvikelse för science‑fiction‑ eller Iron‑Man‑fans är dräkten osannolik att användas i strid och designades för ett mycket mer vardagligt (men lika viktigt) ändamål: logistik.

Källa: Herowear

Militär personal måste lyfta mycket tunga vikter, vilket utsätter dem för stor risk för ryggskador. Detta är ett ”lätt, lågprofilerat, icke‑motoriserat bärbart verktyg”.

Tidigare har Vanderbilt University arbetat med liknande exoskelett tillsammans med HeroWear, en ledande exosuit‑tillverkare; och Interwoven Design, ett ledande kläd- och produktdesignföretag.  HeroWear säljer sin egen design av civilt exosuit för lyft, Apex 2, för lite mer än $1,000/suit.

Källa: Herowear