Ny biorobotarm kan føre til en bærbar enhed til tremorpatienter

Ny biorobotarm kan føre til en bærbar enhed til tremorpatienter

Det anslås, at omkring 80 millioner mennesker verden over lever med rystelser. For eksempel dem, der lever med Parkinsons sygdom. De ufrivillige periodiske bevægelser påvirker nogle gange i høj grad, hvordan patienter kan udføre daglige aktiviteter, såsom at gå. B. at drikke af et glas eller skrive. Bærbare bløde robotenheder tilbyder en potentiel løsning til at undertrykke sådanne rystelser. Imidlertid er eksisterende prototyper endnu ikke sofistikerede nok til at give et rigtigt middel.

Forskere fra Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), University of Tübingen og University of Stuttgart i samarbejde med Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) ønsker at ændre dette. Holdet rensede en biorobotarm med to tråde af kunstige muskler fastspændt til underarmen. Som det ses i denne video, simulerer den biorobotiske arm – her omtalt som en mekanisk patient – ​​rystelser. Flere rigtige rystelser blev registreret og projiceret på den biorobotiske arm, som derefter afspejlede, at hver patient rystede håndled og hånd. Når tremorundertrykkelse er aktiveret, vil de lette kunstige muskler, der består af elektrohydrauliske aktuatorer, forvride sig og slappe af for at kompensere for frem og tilbage bevægelser. Nu kan rystelserne næsten ikke mærkes eller ses.

Holdet sigter mod at opnå to mål med denne arm: For det første ser holdet sin biorobotarm som en platform for andre videnskabsmænd på stedet for at teste nye ideer inden for assisterende eksoskeletteknologi. Sammen med deres biomekaniske computersimuleringer kan udviklere hurtigt bekræfte, hvor godt deres bløde kunstige muskler fungerer, og undgå tidskrævende og dyre kliniske tests på rigtige patienter – hvilket ikke engang er lovligt muligt i nogle lande.

Derudover fungerer armen som testleje for de kunstige muskler, som Robotic Materials Department ved MPI-IS er kendt for i det videnskabelige miljø. Gennem årene er disse såkaldte Hasels blevet finjusteret og forbedret. Det er teamets vision, at hassel en dag vil blive byggestenene i et hjælpemiddel, som rystende patienter kan bære komfortabelt for bedre at kunne klare hverdagens opgaver som at holde en kop.

"Vi ser et stort potentiale for, at vores muskler kan blive byggestenene i en beklædningsgenstand, som man kan bære meget diskret, så andre ikke engang indser, at personen lider af en rysten," siger Alona Shagan Shomron, en postdoc-forsker i afdelingen for robotmaterialer på MPI-IS og førsteforfatter til en forskningsartikel offentliggjort i tidsskriftet Device. "Vi har vist, at vores kunstige muskler baseret på Hasel-teknologi er hurtige og stærke nok til en lang række håndledsrystelser. Dette viser det store potentiale i et Hasel-baseret, bærbart hjælpemiddel til mennesker, der lever med rystelser," tilføjer Shagan.

"Med kombinationen af ​​mekanisk patient og biomekanisk model kan vi måle, om alle de testede kunstige muskler er gode nok til at undertrykke alle rystelser, selv meget stærke. Så hvis vi nogensinde skaber en bærbar enhed, kan vi tilpasse den, så vi reagerer på hver rysten individuelt," tilføjer Daniel Häufle. Han er professor ved Hertie Institute for Clinical Brain Research ved universitetet i Tübingen. Han lavede blandt andet computersimuleringen og indsamlede rystelsesdata fra patienter.

Den mekaniske patient giver os mulighed for at teste potentialet i nye teknologier meget tidligt i udviklingen, uden behov for dyre og tidskrævende kliniske tests hos rigtige patienter. Mange gode ideer bliver ofte ikke forfulgt, fordi kliniske forsøg er dyre, tidskrævende og svære at finansiere i de meget tidlige stadier af teknologiudvikling. Vores mekaniske patient er løsningen, der giver os mulighed for at teste potentialet meget tidligt i udviklingen. “

Syn Schmitt, professor i beregningsbiofysik og biorobotik, University of Stuttgart

"Robotics har et stort potentiale for sundhedsapplikationer. Dette succesfulde projekt viser den nøglerolle, som fleksible og deformerbare materialer, der er baseret på bløde robotsystemer, spiller," slutter Christoph Keplinger, direktør for Robotic Materials Department hos MPI-IS.

Kilder: