Νέος βιορομποτικός βραχίονας θα μπορούσε να οδηγήσει σε φορητή συσκευή για ασθενείς με τρόμο

Νέος βιορομποτικός βραχίονας θα μπορούσε να οδηγήσει σε φορητή συσκευή για ασθενείς με τρόμο

Υπολογίζεται ότι περίπου 80 εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο ζουν με δονήσεις. Για παράδειγμα, όσοι ζουν με τη νόσο του Πάρκινσον. Οι ακούσιες περιοδικές κινήσεις μερικές φορές επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον τρόπο με τον οποίο οι ασθενείς μπορούν να πραγματοποιήσουν καθημερινές δραστηριότητες, όπως το περπάτημα. Β. πίνοντας από ποτήρι ή γραφή. Οι φορητές μαλακές ρομποτικές συσκευές προσφέρουν μια πιθανή λύση για την καταστολή τέτοιων τρόμου. Ωστόσο, τα υπάρχοντα πρωτότυπα δεν είναι ακόμη αρκετά εξελιγμένα για να παρέχουν μια πραγματική θεραπεία.

Επιστήμονες από το Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), το Πανεπιστήμιο του Tübingen και το Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης υπό τη συνεργασία του Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) θέλουν να το αλλάξουν αυτό. Η ομάδα εκτόξευσε έναν βιορομποτικό βραχίονα με δύο σκέλη τεχνητών μυών δεμένους στο αντιβράχιο. Όπως φαίνεται σε αυτό το βίντεο, ο βιορομποτικός βραχίονας – που εδώ αναφέρεται ως μηχανικός ασθενής – προσομοιώνει τρόμο. Πολλαπλοί πραγματικοί τρόμοι καταγράφηκαν και προβλήθηκαν στον βιορομποτικό βραχίονα, ο οποίος στη συνέχεια αντανακλούσε κάθε ασθενή να κουνάει τον καρπό και το χέρι. Μόλις ενεργοποιηθεί η καταστολή του τρόμου, οι ελαφροί τεχνητοί μύες που αποτελούνται από ηλεκτροϋδραυλικούς ενεργοποιητές θα συστραφούν και θα χαλαρώσουν για να αντισταθμίσουν την κίνηση μπρος-πίσω. Τώρα οι δονήσεις μετά βίας γίνονται αισθητές ή ορατές.

Η ομάδα στοχεύει να επιτύχει δύο στόχους με αυτόν τον βραχίονα: Πρώτον, η ομάδα βλέπει τον βιορομποτικό βραχίονα της ως μια πλατφόρμα για άλλους επιστήμονες που βρίσκονται στο χώρο για να δοκιμάσουν νέες ιδέες στην τεχνολογία υποστηρικτικού εξωσκελετού. Μαζί με τις εμβιομηχανικές προσομοιώσεις υπολογιστή τους, οι προγραμματιστές μπορούν γρήγορα να επιβεβαιώσουν πόσο καλά λειτουργούν οι μαλακοί τεχνητοί μύες τους, αποφεύγοντας τις χρονοβόρες και δαπανηρές κλινικές δοκιμές σε πραγματικούς ασθενείς - κάτι που δεν είναι καν νομικά δυνατό σε ορισμένες χώρες.

Επιπλέον, ο βραχίονας χρησιμεύει ως δοκιμαστικό κρεβάτι για τους τεχνητούς μύες για τους οποίους είναι γνωστό στην επιστημονική κοινότητα το Τμήμα Ρομποτικών Υλικών στο MPI-IS. Με τα χρόνια, αυτά τα λεγόμενα Hasel έχουν τελειοποιηθεί και βελτιωθεί. Το όραμα της ομάδας είναι ότι οι φουντουκιές θα γίνουν μια μέρα τα δομικά στοιχεία μιας βοηθητικής φορητής συσκευής που θα μπορούν να φορούν άνετα οι ασθενείς με τρόμο για να αντιμετωπίζουν καλύτερα τις καθημερινές εργασίες, όπως το να κρατάνε ένα φλιτζάνι.

«Βλέπουμε μεγάλες δυνατότητες οι μύες μας να γίνουν τα δομικά στοιχεία ενός ενδύματος που μπορεί κανείς να φορέσει πολύ διακριτικά, έτσι ώστε οι άλλοι να μην αντιλαμβάνονται καν ότι το άτομο πάσχει από τρόμο», λέει η Alona Shagan Shomron, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο τμήμα ρομποτικών υλικών στο MPI-IS και η πρώτη συγγραφέας μιας ερευνητικής εργασίας που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Device. "Δείξαμε ότι οι τεχνητοί μύες μας που βασίζονται στην τεχνολογία Hasel είναι αρκετά γρήγοροι και δυνατοί για ένα ευρύ φάσμα τρόμου του καρπού. Αυτό δείχνει τις μεγάλες δυνατότητες ενός φορητού βοηθήματος με βάση το Hasel για άτομα που ζουν με τρόμο", προσθέτει ο Shagan.

"Με τον συνδυασμό μηχανικού ασθενούς και εμβιομηχανικού μοντέλου, μπορούμε να μετρήσουμε εάν όλοι οι τεχνητοί μύες που δοκιμάστηκαν είναι αρκετά καλοί για να καταστείλουν όλους τους τρόμους, ακόμη και τους πολύ δυνατούς. Έτσι, αν δημιουργήσουμε ποτέ μια φορητή συσκευή, μπορούμε να την προσαρμόσουμε ώστε να ανταποκρινόμαστε σε κάθε τρόμο ξεχωριστά", προσθέτει ο Daniel Häufle. Είναι καθηγητής στο Hertie Institute for Clinical Brain Research στο Πανεπιστήμιο του Tübingen. Μεταξύ άλλων, δημιούργησε την προσομοίωση υπολογιστή και συνέλεξε δεδομένα τρόμου από ασθενείς.

Ο μηχανικός ασθενής μας επιτρέπει να δοκιμάσουμε τις δυνατότητες των νέων τεχνολογιών πολύ νωρίς στην ανάπτυξη, χωρίς την ανάγκη δαπανηρών και χρονοβόρων κλινικών δοκιμών σε πραγματικούς ασθενείς. Πολλές καλές ιδέες συχνά δεν επιδιώκονται επειδή οι κλινικές δοκιμές είναι δαπανηρές, χρονοβόρες και δύσκολο να χρηματοδοτηθούν στα πολύ πρώιμα στάδια της ανάπτυξης της τεχνολογίας. Ο μηχανικός ασθενής μας είναι η λύση που μας επιτρέπει να δοκιμάσουμε τις δυνατότητες πολύ νωρίς στην ανάπτυξη. "

Syn Schmitt, Καθηγητής Υπολογιστικής Βιοφυσικής και Βιορομποτικής, Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης

"Η ρομποτική έχει μεγάλες δυνατότητες για εφαρμογές υγειονομικής περίθαλψης. Αυτό το επιτυχημένο έργο δείχνει τον βασικό ρόλο που παίζουν τα εύκαμπτα και παραμορφώσιμα υλικά που βασίζονται σε μαλακά ρομποτικά συστήματα", καταλήγει ο Christoph Keplinger, Διευθυντής του Τμήματος Ρομποτικών Υλικών στο MPI-IS.

Πηγές: