Spexor: een hulpmiddel ter ondersteuning van de rug om rugklachten te voorkomen en arbeidsre-integratie te bevorderen
Lage rugklachten komen vaak voor en hebben een grote sociaaleconomische impact. Epidemiologische studies laten daarnaast zien dat er een verband is tussen fysiek zwaar werk en het voorkomen van lage rugklachten. Een manier om dit probleem aan te pakken is het ontwikkelen van technologieën die de fysieke belasting verlagen dan wel aanvullen. De meeste van deze hulpmiddelen die tot nu toe zijn ontwikkeld richten zich op het ondersteunen van de bewegingen van de benen en armen. Sinds kort zijn er echter ook versies waarbij ook de romp ondersteund wordt. Aan welke eisen zo’n ondersteunend hulpmiddel moet voldoen vanuit het oogpunt van de gebruiker is echter nog onbekend. Ook is onduidelijk of deze eisen omgezet kunnen worden in een hulpmiddel dat bruikbaar is in de normale werkomgeving en lage rugklachten kan voorkomen.
Doel van het onderzoek
Doel van dit onderzoek is het ontwerpen en testen van een nieuw ondersteunend hulpmiddel dat lage rugklachten bij gezonde werkenden kan voorkomen, en dat werkenden met lage rugklachten die aan het re-integreren zijn kan ondersteunen. Tijdens dit project zijn drie verschillende ondersteunende hulpmiddelen ontwikkeld en geëvalueerd:
-
Een feedback systeem gebaseerd op kracht- en bewegingssensoren, waarbij feedback wordt gegeven over fysieke belasting tijdens houding en beweging die real-time kan worden gemeten door het hulpmiddel;
-
Een passief exoskelet dat in staat is om het gewicht van de romp te ondersteunen en belastende rompposities kan voorkomen;
-
Een actief exoskelet dat in staat is om de gebruiker actief te ondersteunen bij bewegingen van de romp, om zo de belasting van de rug te verlagen.
Resultaten
Het onderzoek heeft plaatsgevonden in zowel de gecontroleerde omgeving van het laboratorium alsmede de werkelijk werkomgeving van de gebruiker. In het laboratorium hebben de gebruikers een circuit van verschillende taken doorlopen. Bij deze taken moesten ze diverse lasten hanteren, met en zonder de drie verschillende ondersteunende hulpmiddelen. Het effect van de hulpmiddelen op de belasting van de rug is geëvalueerd door het meten van krachten, versnellingen en activatie van spieren. Daarnaast is het effect van het dragen van de ondersteunende hulpmiddelen op de werkprestatie onderzocht door inspanning, productiviteit en comfort te meten. Ook de uitvoering van verschillende dagelijkse handelingen is geëvalueerd. Ten slotte zijn het gebruikersgemak en de gebruikerservaringen met de verschillende systemen onderzocht op de werkplek van de gebruikers.
De resultaten tonen aan dat exoskeletten van nut zijn voor het tillen en voor statische houdingen, die mechanische belasting op de rug inhouden. Medewerkers voelen zich ondersteund in deze werktaken en voelen zich niet gehinderd in hun bewegingsvrijheid. Bovendien verminderde het tillen met het exoskelet de fysiologische belasting. Beroepsgerelateerde pijn in de lage rug kan daarom worden voorkomen bij het dragen van een exoskelet, als gevolg van een lagere mechanische belasting en een lager risico op vermoeidheid. Belangrijke punten die nog moeten worden verbeterd zijn het comfort, door het gewicht en de afmetingen van het apparaat te verminderen, en het (ervaren) ondersteuningsniveau. Zo is het implementeren van het exoskelet in de werkomgeving nog steeds een uitdaging en zijn verdere verbeteringen van het ontwerp nodig om het klaar te maken voor het gebruik in de praktijk. De industrie is misschien wel het meest veelbelovende gebied van toepassing op dit moment, om werknemers met een geschiedenis van lage rugpijn te ondersteunen. Bovendien werd aangetoond dat een adequate implementatiestrategie essentieel is om de zorgen van eindgebruikers over de invoering en ontwikkeling van een passief exoskelet aan te pakken.
Toepassing van de resultaten in de praktijk
Dit proefschrift toont aan dat het toepassen van een user-centered benadering essentieel is om ontwerpvereisten vast te stellen die zijn afgestemd op de behoeften van de eindgebruikers. Deze ontwerpvereisten hebben zowel het exoskeletontwerp als het studieontwerp beïnvloed en verdere aanwijzingen voor de toekomst opgeleverd. De combinatie van luisteren naar de eindgebruikers en het meten van numerieke gegevens is essentieel om het verschil tussen biomechanische oplossingen en visies van eindgebruikers te overbruggen.
Projectgroep
Het onderzoek is uitgevoerd door Saskia Baltrusch. Zij is begeleid door prof. dr. Coen van Bennekom (Heliomare Research & Development (R&D)) en prof. dr. Jaap van Dieën (Faculteit der Gedrags- en Bewegingswetenschappen, Vrije Universiteit) als promotoren en dr. Han Houdijk (Faculteit der Gedrags- en Bewegingswetenschappen, Vrije Universiteit en Heliomare R&D) als copromotor.
Betrokken instellingen
-
R&D Heliomare, Nederland
-
Vrije Universiteit Amsterdam, Nederland
-
Jozef Stefan Institute, Slovenië
-
Heidelberg Universiteit, Duitsland
-
Vrije Universiteit Brussel, België
-
Otto Bock Health Care GmbH, Duitsland
-
Otto Bock Healthcare Products GmbH, Oostenrijk
Financiering
Het project is gefinancierd vanuit een Horizon 2020 subsidie van de Europese Unie.
Publicaties
-
Baltrusch SJ, van Dieën JH, Van Bennekom CA, Houdijk H. The Effect of a Passive Trunk Exoskeleton on Functional Performance in Healthy Individuals. Applied Ergonomics 2018, 72, 94 – 106.
-
Baltrusch SJ, Van Dieën JH, Bruijn SM, Koopman AS, Van Bennekom CAM, Houdijk H. The effect of a passive trunk exoskeleton on metabolic costs during lifting and walking. Ergonomics 2019, 62(7), 903-916.
-
Baltrusch SJ, Van Dieën JH, Koopman AS, Houdijk H. A change of perspective. From adapting working environments towards wearing a passive trunk exoskeleton. Tijdschrift voor Human Factors 2019, 1, 6-10.
-
Baltrusch SJ, Van Dieën JH, Van Bennekom CAM, Houdijk H. Testing an exoskeleton that helps workers with low-back pain: less discomfort with the passive SPEXOR trunk device. IEEE Robotics and Automation Magazine 2020, 27(1), 66-76.
-
Baltrusch SJ, Van Dieën JH, Koopman AS, Näf MB, Rodriguez-Guerrero C, Babic J, Houdijk H. SPEXOR passive spinal exoskeleton decreases aerobic load during symmetric repetitive lifting. European Journal of Applied Physiology 2020, 120(2), 401-412.
-
Baltrusch SJ, Houdijk H, Van Dieën JH, De Kruif J Th C M. Passive trunk exoskeleton acceptability and effects on self-efficacy in employees with low-back pain: a mixed method approach. Journal of Occupational Rehabilitation 2020, May 14 [Epub ahead of print]. doi: 10.1007/s10926-020-09891-1.
-
Baltrusch SJ. Lifting Success of Trunk Exoskeletons: Bridging the gap between biomechanical solutions and end-users’ perceptions. Amsterdam: S. Baltrusch. 2020.
Looptijd
Startdatum: januari 2016
Einddatum: februari 2020
