Ny biorobotarm kan føre til bærbar enhet for tremorpasienter

Ny biorobotarm kan føre til bærbar enhet for tremorpasienter

Det er anslått at rundt 80 millioner mennesker verden over lever med skjelvinger. For eksempel de som lever med Parkinsons sykdom. De ufrivillige periodiske bevegelsene påvirker noen ganger i stor grad hvordan pasienter kan utføre daglige aktiviteter, som å gå. B. drikke fra et glass eller skrive. Bærbare myke robotenheter tilbyr en potensiell løsning for å undertrykke slike skjelvinger. Imidlertid er eksisterende prototyper ennå ikke sofistikerte nok til å gi et reelt middel.

Forskere fra Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), University of Tübingen og University of Stuttgart i samarbeid med Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) ønsker å endre dette. Teamet sløyde en biorobotarm med to tråder av kunstige muskler festet til underarmen. Som vist i denne videoen simulerer den biorobotiske armen – her referert til som en mekanisk pasient – ​​skjelvinger. Flere virkelige skjelvinger ble registrert og projisert på den biorobotiske armen, som deretter reflekterte hver pasient som ristet håndleddet og hånden. Så snart tremorundertrykkelsen er aktivert, vil de lette kunstige musklene som består av elektrohydrauliske aktuatorer forvride seg og slappe av for å kompensere for bevegelsen frem og tilbake. Nå kan skjelvingene knapt kjennes eller ses.

Teamet har som mål å oppnå to mål med denne armen: For det første ser teamet sin biorobotarm som en plattform for andre forskere på stedet for å teste nye ideer innen assisterende eksoskjelettteknologi. Sammen med sine biomekaniske datasimuleringer kan utviklere raskt bekrefte hvor godt deres myke kunstige muskler fungerer, og unngå tidkrevende og kostbare kliniske tester på ekte pasienter – noe som ikke engang er lovlig mulig i enkelte land.

I tillegg fungerer armen som en testseng for de kunstige musklene som Robotic Materials Department ved MPI-IS er kjent for i det vitenskapelige miljøet. Gjennom årene har disse såkalte Hasels blitt finjustert og forbedret. Det er teamets visjon at hassel en dag vil bli byggesteinene i et hjelpemiddel som kan bæres av skjelvinger komfortabelt for å bedre takle hverdagslige oppgaver som å holde en kopp.

"Vi ser et stort potensiale for at musklene våre kan bli byggesteinene i et plagg som man kan bruke veldig diskret, slik at andre ikke en gang skjønner at personen lider av skjelving," sier Alona Shagan Shomron, en postdoktor i robotmaterialeavdelingen ved MPI-IS og førsteforfatter av en forskningsartikkel publisert i tidsskriftet Device. "Vi har vist at våre kunstige muskler basert på Hasel-teknologi er raske og sterke nok for et bredt spekter av håndleddskjelvinger. Dette viser det store potensialet til et Hasel-basert, bærbart hjelpemiddel for mennesker som lever med skjelvinger," legger Shagan til.

"Med kombinasjonen av mekanisk pasient og biomekanisk modell kan vi måle om alle de kunstige musklene som er testet er gode nok til å undertrykke alle skjelvinger, også veldig sterke. Så hvis vi noen gang lager en bærbar enhet, kan vi tilpasse den slik at vi reagerer på hver skjelving individuelt," legger Daniel Häufle til. Han er professor ved Hertie Institute for Clinical Brain Research ved Universitetet i Tübingen. Han laget blant annet datasimuleringen og samlet inn tremordata fra pasienter.

Den mekaniske pasienten lar oss teste potensialet til nye teknologier veldig tidlig i utviklingen, uten behov for kostbare og tidkrevende kliniske tester hos reelle pasienter. Mange gode ideer blir ofte ikke forfulgt fordi kliniske studier er dyre, tidkrevende og vanskelige å finansiere i de tidlige stadier av teknologiutvikling. Vår mekaniske pasient er løsningen som lar oss teste potensialet veldig tidlig i utviklingen. "

Syn Schmitt, professor i beregningsbiofysikk og biorobotikk, Universitetet i Stuttgart

"Robotikk har et stort potensial for helseapplikasjoner. Dette vellykkede prosjektet viser nøkkelrollen som spilles av fleksible og deformerbare materialer basert på myke robotsystemer," avslutter Christoph Keplinger, direktør for Robotic Materials Department ved MPI-IS.

Kilder: