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Gelähmte Hand wird durch Exoskelett wieder funktionsfähig

Greifen, Halten, Öffnen und Schließen – die Funktionen einer menschlichen Hand sind ein komplexes Zusammenspiel aus Muskeln, Knochen und Nervenfasern. Durch Erkrankungen wie Muskelschwäche, Spastik oder motorische Defizite kann die Funktionalität der Hand gestört sein. An der Universität Stuttgart wurde nun ein Hand-Exoskelett entwickelt, mit welchem die Greif-Fähigkeit einer gelähmten Hand wiederhergestellt werden kann.

Gelähmte Hand wird durch Exoskelett wieder funktionsfähig

Nach Hirn- oder Rückenmarksverletzungen können Beeinträchtigungen wie Verlust der Muskelkraft, Apraxien oder Ataxien, Spastik oder Lähmungen der Hand auftreten. Für die Betroffenen bedeuten diese Einschränkungen im beruflichen als auch privaten Bereich einen großen Verlust an Lebensqualität.

Neues Hand-Exoskelett bietet flexible Ausgestaltung und leichtere Handhabung

Am Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart wurde nun ein Hand-Exoskelett entwickelt, das aus einem zentralen Montagemodul sowie einzelnen, beweglichen Fingermodulen besteht. Im Vergleich zu bereits bestehenden Hand-Exoskeletten bietet dieses Modell entscheidende Vorteile: Die Module können individuell für jeden Patienten ausgestaltet und vor allem die Fingermodule sehr flexibel gestaltet werden. Dadurch erhält der Patient auch die Möglichkeit, seine Hand zu spreizen und seitlich zu bewegen und einzelne Finger zu bewegen. Durch die Art der Ausgestaltung ist das Exoskelett zudem leichter zu handhaben und die Patienten können es selbstständig anlegen. Die einzelnen Module werden angesteckt und können dann per Motor gestreckt oder gebeugt werden.

Hergestellt wird das neu entwickelte Hand-Exoskelett aus einem speziellen Kunststoff, der es möglich macht, die einzelnen Module mit einer geringen Wandstärke zu fertigen. Das ist vor allem bei den Fingermodulen wichtig. Das Exoskelett hat mit Motoren und Elektronik ein Gewicht von ungefähr 400 Gramm, das Handmodul wiegt ca. 80 Gramm. Damit ist es sehr leicht, gleichzeitig stabil und damit tragbar.

Zukünftige Steuerung via Hirnströmen geplant

Im nächsten Schritt wird sich das Projekt mit der Steuerung des Hand-Exoskeletts befassen. Derzeit ist das Modul als eigenständiges, am Unterarm tragbares Gerät mit EMG- und Abstandssensoren verbunden, um zunächst die elektromechanische Funktionalität des Exoskeletts zu evaluieren. Laut Erfinder Jonathan Eckstein soll das Exoskelett in der kommenden Entwicklungsphase zusätzlich mit Hirnströmen gesteuert werden, die beispielsweise mit Augenbewegungen kombiniert werden. Dies erforschen die Projektpartner der Uniklinik Tübingen und der Universität Tübingen, während die Wissenschaftler der Hochschule Reutlingen an der 3D-Objekterkennung arbeiten, um alltägliche Gegenstände erkennen zu können und das Handexoskelett entsprechend des benötigten Griffmodus voreinzustellen.

Hintergrundinformationen

Die Erfindung ist im Rahmen des Projektes „KONSENS NHE“ (Neurorobotik) entstanden. Dieses von der Baden-Württemberg Stiftung geförderte Forschungsprojekt unter der Leitung von Dr. med. Surjo Soekadar hat zum Ziel, ein Hand-Exoskelett für Schlaganfallpatienten zu entwickeln. Bereits seit April 2017 arbeiten Wissenschaftler der Universitätsklinik Tübingen, der Universitäten Tübingen und Stuttgart sowie der Hochschule Reutlingen zusammen. Langfristiges Ziel des Projekts ist, dass Patienten das System selbstständig im Alltag nutzen können. Die Wissenschaftler forschen zu den einzelnen Projektbausteinen Neurotechnologie, Mechatronik, Sensortechnik und -steuerung, Machine Learning sowie 3D-Objekterkennung und bauen auf den Erfahrungen auf, die bereits im Jahr 2016 mit einem Prototyp eines hirngesteuerten Exoskeletts gemacht wurden.


Quelle: Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH


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