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Ein Gedanke-kontrollierter Roboterexoskeleton für die Hand

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Wissenschaftler am ETH-Rehabilitations-Technik-Labor in der Schweiz haben ein Robotersystem erfunden, das sie konnten die Alltagsleben von Schlaganfallpatienten grundlegend ändern sagen.

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Nach Ansicht der ETH-Wissenschaftler erleidet einer in sechs Leuten einen Anschlag in ihrer Lebenszeit; zwei drittel von beeinflußten denen leiden unter Paralyse des Armes. Intensives klinisches Training, einschließlich Roboter-unterstützte Therapie, kann Patienten helfen, einen Grad begrenzte Steuerung über ihren Waffen und Händen wiederzugewinnen.

Aber jetzt hat Roger Gassert, Professor der Rehabilitations-Technik an ETH Zürich, eine bessere Idee. „Meine Vision ist die, anstatt, Übungen in einer abstrakten Situation durchzuführen an der Klinik, Patienten, in der Lage ist, sie in ihr Alltagsleben zu Hause zu integrieren, sich stützte in einigen Fällen durch einen Roboter“ — unter Verwendung eines Exoskeleton angebracht an der Hand.

Ein leichter Exoskeleton, der die Hand des Patienten verlängert

Das Problem: vorhandene Exoskeletons sind schwer, also können Patienten ihre Hände nicht anheben, sagt Gassert, und Patienten haben fühlende Gegenstände der Schwierigkeit und die Ausübung der rechten Stärke. „Deshalb wollten wir ein Modell entwickeln, das die Palme der Hand mehr oder weniger frei verlässt und erlaubten Patienten, tägliche Tätigkeiten durchzuführen, die stützen nicht nur Funktionen des Motor (Bewegung) aber somatosensorische Funktionen auch.“

Die Ausgangslösung, entwickelt mit Professor Jumpei Arata von Kyushu-Universität (Japan), war ein Mechanismus für den Finger, der drei Überschneidungsblattfeder kennzeichnet. Ein Motor bewegt die mittlere Feder, die die Kraft den verschiedenen Segmenten des Fingers durch die anderen zwei Frühlinge übermittelt. Die Finger folglich passen automatisch sich der Form des Gegenstandes an, den der Patient fassen möchte. Aber die Motoren holten das Gewicht des Exoskeleton zu 250 Gramm, die in den klinischen Tests zu schweres für Patienten prüften.

Die neue Lösung: entfernen Sie die Motoren von der Hand und befestigen Sie sie an der Rückseite des Patienten. Die Kraft wird dem Exoskeleton unter Verwendung eines Fahrradbremskabels übermittelt. Das Handmodul jetzt wiegt etwas weniger als 120 Gramm und ist genug stark, eine Literflasche Mineralwasser anzuheben.

Verstärkung von vorhandenen neuralen Verbindungen zwischen Gehirn und Hand

Ein anderes Problem vergewisserte sich, dass Befehle vom Gehirn die Extremitäten nach einem Anschlag erreichen können. „Besonders mit ernsthaft betroffenen Patienten, die Verbindung zwischen dem Gehirn und der Hand ist häufig streng, oder vollständig gestört,“ erklärt Gassert.

Die Idee ist, dem Gehirn zu ermöglichen, die Absicht eines Patienten zu ermitteln, seine oder Hand zu bewegen und diese Informationen an den Exoskeleton direkt weiterzuleiten.

Gassert sagt, dass einige Studien zeigen, dass es möglich ist, vorhandene neurale Verbindungen zwischen dem Gehirn und der Hand mit regelmäßiger Übung zu verstärken, wenn das Gehirn somatosensorisches Feedback von der Hand empfangen kann, wenn es einen Befehl produziert sich zu bewegen.

Gassert verwendet Elektroenzephalographie (EEG) und Funktionsfast-infrarotspektroskopie (fNIRS) um dieses zu studieren. Eine Interaktion zwischen dem Gehirn und dem Exoskeleton könnte zu ein Gerät führen, das ideal für Therapie entsprochen wird — ohne Gehirnimplantate zu erfordern.

Selbst wenn das Defizit dauerhaft ist, könnte ein Robotergerät wesentliche langfristige Unterstützung noch anbieten.