Tremor-Unterdrückung mit künstlichen Muskeln: Forschungsplattform für Exoskelette

• Der Roboterarm ist mit elektrohydraulischen Aktoren, den sogenannten HASELs, ausgestattet. 

• Diese Muskeln sind entlang des Unterarms positioniert und kontrahieren sowie entspannen sich gezielt. 

• Mehrere aufgezeichnete Tremor-Bewegungen wurden auf das System übertragen, das die unwillkürlichen Schwingungen originalgetreu nachahmt. 

• Sobald die Tremor-Unterdrückung aktiviert wird, kompensieren die künstlichen Muskeln die Bewegungen, sodass der Tremor fast nicht mehr spürbar ist. 

„Wir sehen großes Potenzial, unsere künstlichen Muskeln eines Tages in ein Kleidungsstück einzunähen, das man diskret tragen kann und andere so nicht einmal merken, dass die Person an einem Tremor leidet“, erklärt Alona Shagan Shomron, Postdoc am MPI-IS und Erstautorin der Studie, die im Fachjournal Device veröffentlicht wird. 

Der mechanische Arm dient als Testplattform, um neue Exoskelett-Technologien zu erproben. Dank biomechanischer Computersimulationen können Forschende frühzeitig untersuchen, wie gut ihre Konzepte funktionieren – ohne aufwendige klinische Tests an echten Patientinnen und Patienten. 

„Mit der Kombination aus mechanischem Patienten und biomechanischem Modell können wir messen, ob die getesteten künstlichen Muskeln gut genug sind, um alle, auch sehr starke, Tremor-Bewegungen zu unterdrücken. Wenn wir also jemals ein tragbares Gerät entwickeln würden, könnten wir es an jeden Tremor individuell anpassen“, erläutert Prof. Daniel Häufle, Neurowissenschaftler am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung der Universität Tübingen. 

Der mechanische Patient ermöglicht eine frühe Validierung neuer Technologien, bevor klinische Studien notwendig sind. „Viele gute Ideen werden oft nicht weiterverfolgt, weil klinische Tests in der frühen Phase der Technologieentwicklung schwer finanzierbar sind. Unser mechanischer Patient löst dieses Problem“, ergänzt Prof. Syn Schmitt von der Universität Stuttgart. 

Langfristig sollen die HASEL-Muskeln in tragbare Exoskelette integriert werden, die Betroffene im Alltag unterstützen. Diese könnten diskret als textile Lösungen in Kleidungsstücke eingearbeitet werden und die Lebensqualität von Menschen mit Tremor verbessern. 

„Die Robotik zeigt großes Potenzial für Anwendungen im Gesundheitswesen. Dieses erfolgreiche Projekt unterstreicht die Schlüsselrolle, die weiche Robotersysteme, die auf flexiblen und verformbaren Materialien basieren, spielen werden“, betont Christoph Keplinger, Direktor der Abteilung für Robotik-Materialien am MPI-IS. 

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme