Un nuovo braccio biorobotico potrebbe portare a un dispositivo indossabile per i pazienti affetti da tremore

Un nuovo braccio biorobotico potrebbe portare a un dispositivo indossabile per i pazienti affetti da tremore

Si stima che circa 80 milioni di persone nel mondo convivano con i tremori. Ad esempio, coloro che vivono con il morbo di Parkinson. I movimenti periodici involontari a volte influenzano notevolmente il modo in cui i pazienti possono svolgere le attività quotidiane, come camminare. B. bere da un bicchiere o scrivere. I dispositivi robotici morbidi indossabili offrono una potenziale soluzione per sopprimere tali tremori. Tuttavia, i prototipi esistenti non sono ancora sufficientemente sofisticati per fornire un rimedio reale.

Gli scienziati dell'Istituto Max Planck per sistemi intelligenti (MPI-IS), dell'Università di Tubinga e dell'Università di Stoccarda, in collaborazione con Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits), vogliono cambiare questa situazione. Il team ha sventrato un braccio biorobotico con due fili di muscoli artificiali fissati all'avambraccio. Come si vede in questo video, il braccio biorobotico – qui definito paziente meccanico – simula i tremori. Diversi tremori reali sono stati registrati e proiettati sul braccio biorobotico, che poi rifletteva ogni paziente che scuoteva il polso e la mano. Una volta attivata la soppressione del tremore, i leggeri muscoli artificiali composti da attuatori elettroidraulici si contorceranno e si rilasseranno per compensare il movimento avanti e indietro. Adesso le scosse si possono a malapena sentire o vedere.

Il team mira a raggiungere due obiettivi con questo braccio: in primo luogo, il team vede il suo braccio biorobotico come una piattaforma per altri scienziati sul posto per testare nuove idee nella tecnologia dell'esoscheletro assistito. Insieme alle simulazioni biomeccaniche al computer, gli sviluppatori possono confermare rapidamente il funzionamento dei loro muscoli artificiali molli, evitando test clinici lunghi e costosi su pazienti reali, cosa che in alcuni paesi non è nemmeno legalmente possibile.

Inoltre, il braccio funge da banco di prova per i muscoli artificiali per i quali il Dipartimento di Materiali Robotici dell'MPI-IS è noto nella comunità scientifica. Nel corso degli anni, questi cosiddetti Hasel sono stati perfezionati e migliorati. La visione del team è che i noccioli diventeranno un giorno gli elementi costitutivi di un dispositivo indossabile di assistenza che i pazienti con tremore potranno indossare comodamente per affrontare meglio le attività quotidiane come tenere una tazza.

"Vediamo un grande potenziale per i nostri muscoli nel diventare gli elementi costitutivi di un indumento che si può indossare in modo molto discreto, in modo che gli altri non si rendano nemmeno conto che la persona soffre di tremore", afferma Alona Shagan Shomron, ricercatrice post-dottorato nel dipartimento di materiali robotici presso MPI-IS e prima autrice di un articolo di ricerca pubblicato sulla rivista Device. "Abbiamo dimostrato che i nostri muscoli artificiali basati sulla tecnologia Hasel sono veloci e abbastanza forti da sopportare un'ampia gamma di tremori al polso. Ciò dimostra il grande potenziale di un ausilio indossabile basato su Hasel per le persone che convivono con tremori", aggiunge Shagan.

"Con la combinazione del paziente meccanico e del modello biomeccanico, possiamo misurare se tutti i muscoli artificiali testati sono abbastanza buoni da sopprimere tutti i tremori, anche quelli molto forti. Quindi, se mai creeremo un dispositivo indossabile, potremo personalizzarlo in modo da rispondere a ciascun tremore individualmente", aggiunge Daniel Häufle. È professore presso l'Istituto Hertie per la ricerca clinica sul cervello dell'Università di Tubinga. Tra le altre cose, ha creato la simulazione al computer e ha raccolto dati sui tremori dei pazienti.

Il paziente meccanico ci consente di testare il potenziale delle nuove tecnologie nelle prime fasi dello sviluppo, senza la necessità di test clinici costosi e dispendiosi in termini di tempo su pazienti reali. Molte buone idee spesso non vengono perseguite perché le sperimentazioni cliniche sono costose, richiedono molto tempo e sono difficili da finanziare nelle primissime fasi dello sviluppo tecnologico. Il nostro paziente meccanico è la soluzione che ci permette di testare il potenziale molto presto nello sviluppo. “

Syn Schmitt, professore di biofisica computazionale e biorobotica, Università di Stoccarda

"La robotica ha un grande potenziale per le applicazioni sanitarie. Questo progetto di successo mostra il ruolo chiave svolto dai materiali flessibili e deformabili basati su sistemi robotici morbidi", conclude Christoph Keplinger, direttore del dipartimento dei materiali robotici presso MPI-IS.

Fonti: