Nové biorobotické rameno by mohlo viesť k nositeľnému zariadeniu pre pacientov s tremorom

Nové biorobotické rameno by mohlo viesť k nositeľnému zariadeniu pre pacientov s tremorom

Odhaduje sa, že približne 80 miliónov ľudí na celom svete žije s otrasmi. Napríklad tí, ktorí žijú s Parkinsonovou chorobou. Mimovoľné pravidelné pohyby niekedy výrazne ovplyvňujú to, ako môžu pacienti vykonávať každodenné činnosti, ako je chôdza. B. pitie z pohára alebo písanie. Nositeľné mäkké robotické zariadenia ponúkajú potenciálne riešenie na potlačenie takýchto otrasov. Existujúce prototypy však ešte nie sú dostatočne sofistikované, aby poskytli skutočnú nápravu.

Vedci z Inštitútu Maxa Plancka pre inteligentné systémy (MPI-IS), Univerzity v Tübingene a Univerzity v Stuttgarte v spolupráci s Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) to chcú zmeniť. Tím vykuchal biorobotickú ruku s dvoma vláknami umelých svalov pripútaných k predlaktiu. Ako je vidieť na tomto videu, biorobotické rameno – tu označované ako mechanický pacient – ​​simuluje chvenie. Viacnásobné skutočné otrasy boli zaznamenané a premietnuté na biorobotickú ruku, čo potom odrážalo trasenie každého pacienta zápästím a rukou. Po aktivácii potlačenia tremoru sa ľahké umelé svaly zložené z elektrohydraulických ovládačov skrútia a uvoľnia, aby kompenzovali pohyb tam a späť. Teraz otrasy sotva cítiť ani vidieť.

Cieľom tímu je dosiahnuť dva ciele s týmto ramenom: Po prvé, tím vidí svoje biorobotické rameno ako platformu pre iných vedcov na mieste na testovanie nových nápadov v technológii asistenčných exoskeletov. Spolu s ich biomechanickými počítačovými simuláciami môžu vývojári rýchlo potvrdiť, ako dobre fungujú ich mäkké umelé svaly, a vyhnúť sa tak časovo náročnému a nákladnému klinickému testovaniu na skutočných pacientoch – čo v niektorých krajinách ani nie je legálne možné.

Okrem toho rameno slúži ako testovacie lôžko pre umelé svaly, ktorými je oddelenie robotických materiálov v MPI-IS vo vedeckej komunite známe. V priebehu rokov sa tieto takzvané Hasely dolaďovali a zdokonaľovali. Víziou tímu je, že liesky sa jedného dňa stanú stavebnými kameňmi pomocného nositeľného zariadenia, ktoré môžu pacienti s trasom pohodlne nosiť, aby lepšie zvládali každodenné úlohy, ako je držanie šálky.

„Vidíme veľký potenciál, aby sa naše svaly stali stavebnými kameňmi odevu, ktorý si človek môže obliecť veľmi diskrétne, takže si ostatní ani neuvedomia, že ten človek trpí trasom,“ hovorí Alona Shagan Shomron, postdoktorandka na oddelení robotických materiálov v MPI-IS a prvá autorka výskumnej práce publikovanej v časopise Device. "Ukázali sme, že naše umelé svaly založené na technológii Hasel sú dostatočne rýchle a silné pre širokú škálu trasenia zápästia. To ukazuje veľký potenciál nositeľnej pomôcky na báze Hasela pre ľudí žijúcich s trasením," dodáva Shagan.

"Kombináciou mechanického pacienta a biomechanického modelu vieme zmerať, či sú všetky testované umelé svaly dostatočne dobré na potlačenie všetkých otrasov, dokonca aj veľmi silných. Ak teda niekedy vytvoríme nositeľné zariadenie, vieme ho prispôsobiť tak, aby sme na každý otras reagovali individuálne," dodáva Daniel Häufle. Je profesorom na Hertieho inštitúte pre klinický výskum mozgu na univerzite v Tübingene. Okrem iného vytvoril počítačovú simuláciu a zbieral údaje o tremoroch od pacientov.

Mechanický pacient nám umožňuje otestovať potenciál nových technológií veľmi skoro vo vývoji, bez potreby drahého a časovo náročného klinického testovania na skutočných pacientoch. Veľa dobrých nápadov sa často nerealizuje, pretože klinické skúšky sú drahé, časovo náročné a ťažko sa financujú vo veľmi skorých štádiách vývoja technológie. Náš mechanický pacient je riešením, ktoré nám umožňuje otestovať potenciál veľmi skoro vo vývoji. “

Syn Schmitt, profesor výpočtovej biofyziky a biorobotiky, Univerzita v Stuttgarte

"Robotika má veľký potenciál pre aplikácie v zdravotníctve. Tento úspešný projekt ukazuje kľúčovú úlohu, ktorú zohrávajú flexibilné a deformovateľné materiály založené na mäkkých robotických systémoch," uzatvára Christoph Keplinger, riaditeľ oddelenia robotických materiálov v MPI-IS.

Zdroje: