Nové biorobotické rameno by mohlo vést k nositelnému zařízení pro pacienty s třesem

Nové biorobotické rameno by mohlo vést k nositelnému zařízení pro pacienty s třesem

Odhaduje se, že kolem 80 milionů lidí na celém světě žije s otřesy. Například ti, kteří žijí s Parkinsonovou chorobou. Mimovolní periodické pohyby někdy výrazně ovlivňují to, jak mohou pacienti vykonávat každodenní činnosti, jako je chůze. B. pití ze sklenice nebo psaní. Nositelná měkká robotická zařízení nabízejí potenciální řešení, jak takové otřesy potlačit. Stávající prototypy však ještě nejsou dostatečně sofistikované, aby poskytly skutečnou nápravu.

Vědci z Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), University of Tübingen a University of Stuttgart ve spolupráci s Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) to chtějí změnit. Tým vykuchal biorobotickou paži se dvěma prameny umělých svalů připevněnými k předloktí. Jak je vidět na tomto videu, biorobotické rameno – zde označované jako mechanický pacient – ​​simuluje třes. Několik skutečných otřesů bylo zaznamenáno a promítnuto na biorobotické rameno, které pak odráželo třesení každého pacienta zápěstím a rukou. Jakmile je potlačení třesu aktivováno, lehké umělé svaly složené z elektrohydraulických ovladačů se zkroutí a uvolní, aby kompenzovaly pohyb tam a zpět. Nyní jsou otřesy sotva cítit nebo vidět.

Cílem týmu je dosáhnout dvou cílů s touto paží: Za prvé, tým vidí svou biorobotickou ruku jako platformu pro ostatní vědce na místě k testování nových nápadů v technologii asistivního exoskeletu. Spolu s jejich biomechanickými počítačovými simulacemi mohou vývojáři rychle potvrdit, jak dobře fungují jejich měkké umělé svaly, a vyhnout se tak časově náročnému a nákladnému klinickému testování na skutečných pacientech – což v některých zemích není ani legálně možné.

Kromě toho rameno slouží jako testovací lůžko pro umělé svaly, kterými je oddělení robotických materiálů MPI-IS ve vědecké komunitě známé. V průběhu let se tyto tzv. Hasely dolaďovaly a zdokonalovaly. Vizí týmu je, že se lísky jednoho dne stanou stavebními kameny podpůrného nositelného zařízení, které mohou pacienti s třesem pohodlně nosit, aby lépe zvládali každodenní úkoly, jako je držení šálku.

„Vidíme velký potenciál, aby se naše svaly staly stavebními kameny oděvu, který lze nosit velmi diskrétně, takže si ostatní ani neuvědomují, že dotyčný trpí třesem,“ říká Alona Shagan Shomron, postdoktorandka v oddělení robotických materiálů na MPI-IS a první autorka výzkumné práce publikované v časopise Device. "Ukázali jsme, že naše umělé svaly založené na technologii Hasel jsou dostatečně rychlé a silné pro širokou škálu otřesů zápěstí. To ukazuje velký potenciál nositelné pomůcky na bázi Hasela pro lidi žijící s třesem," dodává Shagan.

"Kombinací mechanického pacienta a biomechanického modelu dokážeme změřit, zda jsou všechny testované umělé svaly dostatečně dobré na to, aby potlačily všechny otřesy, i velmi silné. Pokud tedy někdy vytvoříme nositelné zařízení, můžeme jej upravit tak, abychom na každý otřes reagovali individuálně," dodává Daniel Häufle. Je profesorem na Hertieho institutu pro klinický výzkum mozku na univerzitě v Tübingenu. Mimo jiné vytvořil počítačovou simulaci a sbíral data o třesu od pacientů.

Mechanický pacient nám umožňuje otestovat potenciál nových technologií velmi brzy ve vývoji, bez nutnosti drahého a časově náročného klinického testování na skutečných pacientech. Mnoho dobrých nápadů se často neprosazuje, protože klinické studie jsou drahé, časově náročné a obtížně financovatelné ve velmi raných fázích vývoje technologie. Náš mechanický pacient je řešením, které nám umožňuje otestovat potenciál velmi brzy ve vývoji. “

Syn Schmitt, profesor výpočetní biofyziky a biorobotiky, University of Stuttgart

"Robotika má velký potenciál pro aplikace ve zdravotnictví. Tento úspěšný projekt ukazuje klíčovou roli, kterou hrají flexibilní a deformovatelné materiály založené na měkkých robotických systémech," uzavírá Christoph Keplinger, ředitel oddělení robotických materiálů v MPI-IS.

Zdroje: