Nova biorobotska roka bi lahko vodila do nosljive naprave za bolnike s tremorjem

Nova biorobotska roka bi lahko vodila do nosljive naprave za bolnike s tremorjem

Ocenjuje se, da približno 80 milijonov ljudi po vsem svetu živi s tresenjem. Na primer tisti, ki živijo s Parkinsonovo boleznijo. Nehoteni občasni gibi včasih močno vplivajo na to, kako bolniki lahko izvajajo dnevne dejavnosti, kot je hoja. B. pitje iz kozarca ali pisanje. Nosljive mehke robotske naprave ponujajo potencialno rešitev za zatiranje takšnih tresljajev. Vendar pa obstoječi prototipi še niso dovolj izpopolnjeni, da bi zagotovili pravo rešitev.

Znanstveniki z Inštituta Maxa Plancka za inteligentne sisteme (MPI-IS), Univerze v Tübingenu in Univerze v Stuttgartu v sodelovanju z Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (Bits) želijo to spremeniti. Ekipa je iztrebila biorobotsko roko z dvema nitima umetnih mišic, pritrjenih na podlaket. Kot je razvidno iz tega videa, biorobotska roka – tukaj imenovana mehanski bolnik – simulira tresenje. Več resničnih tresljajev je bilo posnetih in projiciranih na biorobotsko roko, ki je nato odražala tresenje zapestja in roke vsakega bolnika. Ko se aktivira zatiranje tresenja, se lahke umetne mišice, sestavljene iz elektrohidravličnih aktuatorjev, zvijejo in sprostijo, da kompenzirajo gibanje naprej in nazaj. Tresenja se zdaj komajda čuti ali vidi.

Ekipa želi doseči dva cilja s to roko: Prvič, ekipa vidi svojo biorobotsko roko kot platformo za druge znanstvenike na kraju samem za preizkušanje novih idej v tehnologiji pomožnega eksoskeleta. Skupaj s svojimi biomehanskimi računalniškimi simulacijami lahko razvijalci hitro potrdijo, kako dobro delujejo njihove mehke umetne mišice, s čimer se izognejo dolgotrajnemu in dragemu kliničnemu testiranju na resničnih pacientih – kar v nekaterih državah niti zakonsko ni mogoče.

Poleg tega roka služi kot preskusna naprava za umetne mišice, po katerih je oddelek za robotske materiale pri MPI-IS znan v znanstveni skupnosti. Z leti so bili ti tako imenovani Hasli izpopolnjeni in izboljšani. Vizija skupine je, da bodo lešniki nekega dne postali gradniki pomožne nosljive naprave, ki jo bodo bolniki s tremorjem lahko udobno nosili, da se bodo lažje spopadali z vsakodnevnimi opravili, kot je držanje skodelice.

»Vidimo velik potencial za naše mišice, da postanejo gradniki oblačila, ki ga lahko nosimo zelo diskretno, tako da se drugi sploh ne zavedajo, da oseba trpi zaradi tresenja,« pravi Alona Shagan Shomron, podoktorska raziskovalka na oddelku za robotske materiale pri MPI-IS in prva avtorica raziskovalnega prispevka, objavljenega v reviji Device. "Pokazali smo, da so naše umetne mišice, ki temeljijo na tehnologiji Hasel, dovolj hitre in močne za širok spekter tresljajev zapestja. To kaže na velik potencial nosilnega pripomočka, ki temelji na Haselu, za ljudi, ki živijo s tresljaji," dodaja Shagan.

"S kombinacijo mehanskega pacienta in biomehanskega modela lahko izmerimo, ali so vse testirane umetne mišice dovolj dobre, da zatrejo vse tresljaje, tudi zelo močne. Če torej kdaj ustvarimo nosljivo napravo, jo lahko prilagodimo tako, da se odzovemo na vsako tresenje posebej," dodaja Daniel Häufle. Je profesor na Inštitutu Hertie za klinične raziskave možganov na Univerzi v Tübingenu. Med drugim je ustvaril računalniško simulacijo in zbiral podatke o tremorju bolnikov.

Mehanski pacient nam omogoča, da preizkusimo potencial novih tehnologij že zelo zgodaj v razvoju, brez potrebe po dragem in dolgotrajnem kliničnem testiranju na resničnih pacientih. Številnim dobrim zamislim se pogosto ne sledi, ker so klinična preskušanja draga, dolgotrajna in jih je težko financirati v zelo zgodnjih fazah tehnološkega razvoja. Naš mehanski pacient je rešitev, ki nam omogoča testiranje potenciala že zelo zgodaj v razvoju. “

Syn Schmitt, profesor računalniške biofizike in biorobotike, Univerza v Stuttgartu

"Robotika ima velik potencial za aplikacije v zdravstvu. Ta uspešen projekt kaže ključno vlogo, ki jo imajo prožni in deformabilni materiali, ki temeljijo na mehkih robotskih sistemih," zaključuje Christoph Keplinger, direktor oddelka za robotske materiale pri MPI-IS.

Viri: