01/02/2019
Door Ad Spijkers
Onderzoekers aan de Universiteit Stuttgart hebben een nieuw exoskelet voor de hand ontwikkeld, waarmee patiënten hun verlamde hand weer kunnen bewegen.
Na aandoeningen aan de hersenen of het ruggenmerg kunnen beperkingen zoals verlies van spierkracht, functionele verstoringen of verlammingen van de hand optreden. Dit betekent voor de betroffen personen een groot verlies van kwaliteit van leven in beroep en privéleven.
Onderzoekers van het Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) aan de Universität Stuttgart hebben een exoskelet voor de hand ontwikkeld, dat bestaat uit een centrale montagemodule en afzonderlijk beweegbare vingermodules. In vergelijking met reeds bestande exoskeletten voor handen heeft het nieuwe model belangrijke voordelen. Zo kunnen de modules individueel voor elke patiënt worden vormgegeven en kunnen vooral de vingermodules zeer flexibel worden uitgevoerd. Daarmee krijgt de patiënt de mogelijkheid om zijn hand te spreiden en zijdelings te bewegen en om afzonderlijke vingers te bewegen.
Daarnaast is door deze invulling het exoskelet gemakkelijk te onderhouden en kunnen de patiënten het zelfstandig aanleggen. Door het open schalensysteem kunnen de patiënten afzonderlijk op de hand aanbrengen. De afzonderlijke modules worden opgestoken en kunnen dan met een motor worden gestrekt of gebogen.
Uitvoering
Het nieuw ontwikkeld exoskelet voor de hand wordt vervaardigd uit een speciale kunststof. Daardoor is het mogelijk de afzonderlijke modules met geringe wanddikte te maken, wat vooral bij de vingermodules belangrijk is. Het exoskelet weegt met motoren en elektronica ongeveer 400 gram, de handmodule circa 80 gram. Hierdoor is het licht maar toch stabiel en daardoor goed te dragen.
Boven aan de pagina ziet u het exoskelet in de palm van de hand, dit is het exoskelet op de rug van de hand.
Een volgende stap in het project wordt de besturing van het exoskelet voor de hand. Om eerst de elektromechanische functionaliteiten van het exoskelet te evalueren, is de module momenteel als zelfstandig aan de onderarm draagbaar apparaat verbonden met elektromyografische en afstandssensoren.
Verdere ontwikkeling
Het exoskelet moet in de volgende ontwikkelingsfase aanvullend met hersenstromen worden aangestuurd, die bijvoorbeeld worden gecombineerd met oogbewegingen. Dit wordt onderzocht door projectpartners aan de Uniklinik Tübingen en de Universität Tübingen. Tegelijkertijd werken wetenschappers aan de Hochschule Reutlingen aan 3D-Objectherkenning om alledaagse voorwerpen te kunnen herkennen en het exoskelet dienovereenkomstig een voorinstelling voor de benodige grijpmodus geven.
De vinding is ontstaan in het kader van het project Konsens NHE (neurorobotica). Dit project, dat wordt gesubsidieerd door de Baden-Württemberg Stiftung heeft tot doel een exoskelet te ontwikkelen voor de hand van patiënten van een beroerte. Al sinds april 2017 werken wetenschappers aan de genoemde instituten hierin samen.
De langetermijndoelstelling van het project is, dat patiënten het systeem zelfstandig dagelijks kunnen gebruiken. De wetenschappers doen onderzoek op de afzonderlijke projectdisciplines neurotechnologie, mechatronica,sensortechniek en –besturing, Machine Learning en 3D-objectherkenning. Ze bouwen daarmee voort op de ervaringen die al in 2016 zijn opgedaan met een door de hersenen aangestuurd exoskelet.
(Foto's: Universität Stuttgart)