Weer lopen met een exoskelet

Een exoskelet is een soort extern skelet dat de drager helpt weer te bewegen. Een (toekomstig) hulpmiddel voor mensen met verlamming door ouderdom, een herseninfarct of een dwarslaesie.

exosckelet mindwalkerShiqian Wang, student aan de TU Delft, en zijn collega’s willen met het slimme exoskelet een oplossing bieden aan de vele patiënten met ruggenmergaandoeningen. Tijdens de SignOfTime bijeenkomst ”Robotisering in de zorg’ in Pakhuis de Zwijger, Amsterdam, vertelde Wang wat er allemaal komt kijken bij het ontwikkelen van zo’n exoskelet.

“Op 1 miljoen mensen hebben we het over 500 patiënten, veelal mannen van rondom de dertig die tot een rolstoel veroordeeld zijn”, aldus Wang.
“Omdat ze niet of onvoldoende bewegen, krijgen ze allerhande complicaties. Variërend van hartklachten, darmproblemen, doorligplekken tot afwijkingen aan nieren, lever, en andere organen. Ook leidt de uitzichtloze situatie waarin ze verkeren vaak tot depressies. Met het exoskelet willen we een bijdrage leveren aan hun kwaliteit van leven en  hoge gezondheidszorgkosten helpen te reduceren.”

Super wearable
Het exoskelet is een wearable in optima forma: een ingewikkeld soort wetsuit met draden, leidingen en slimme scharnieren. De draden verbinden het ‘pak’ aan een computer die bijvoorbeeld de benen programmeert om te lopen. Bij de ontwikkeling van het skelet zijn behalve bewegingsdeskundigen en ingenieurs ook designers, psychologen, robotologen en nerds betrokken. De ontwikkeling en bouw van een exoskelet vraagt om een lange adem. Elk onderdeel van het skelet wordt met zorg ontwikkeld, getest, doorontwikkeld, en opnieuw getest want de skeletten moeten aan hoge eisen voldoen. Ze moeten comfortabel zijn, balans geven aan de drager en goed bestuurbaar zijn. Er wordt gewerkt aan zowel actieve als  passieve modellen. De actieve exoskeletten hebben een ingebouwde motor die het bewegen vergemakkelijkt; bij de passieve uitvoering moet de betrokkene zelf letterlijk de volgende stappen zetten.

Gedachten sturen
Wang en zijn collega’s zijn ook betrokken bij het Mindwalker project. Daar wordt gebouwd aan een skelet dat via gedachten bestuurd kan worden. Hier worden zowel BCI technologieën als Virtuele Realiteit en Exoskelet Mechatronics and Control verenigd. Dit komt er heel kort door de bocht gezegd op neer dat de gedachte aan lopen (stap, stap, stap) via slimme EEG bio-sensoren wordt overgebracht naar een computerprogramma:de Brain Computer Interfacing (BCI). De sensoren zijn bevestigd aan een lichtgewicht draagbare EEG-kapje. Wanneer de hersenen een groot aantal signalen tegelijkertijd afgeeft zijn die sterk genoeg om door de schedel heen te kunnen worden opgevangen. De sensoren vangen de signalen op en geven ze door aan het BCI. Dat programma kan de hersenactiviteit lezen en interpreteren en omzetten in een actie waar bijvoorbeeld een robotbeen( orthese) iets mee kan.

Zelflerend
Patiënten worden in een speciale Virtual Reality (VR) omgeving getraind om de juiste hersensignalen te voorschijn te roepen en naar de orthese te zenden. Het exoskelet is slim; hij slaat alle oefeningen op en onthoudt de verschillende manieren van lopen. Met andere woorden, door de gedachten aan de verschillende manieren van lopen zal het skelet ‘leren’ wat lopen is en dat je je benen op tig verschillende manieren kunt neerzetten. Over een jaar of 20 zal er, aldus Wang, een sluitende interactie tussen denken en lopen tot stand gebracht zijn, dan kan iemand met een hoge dwarslaesie weer opnieuw leren lopen.

Soft suit
Ondertussen in de VS werken  wetenschappers van Harvard University aan een ‘zacht’ exoskelet dat onder kleding gedragen kan worden. De drager kan met ditt exoskelet zwaardere dingen tillen en heeft bij het lopen meer uithoudingsvermogen. De ingebouwde sensoren meten de bewegingen van de drager. Door de input te analyseren kan het exoskelet voorspellen welke bewegingen worden gemaakt en op welke wijze het pak ondersteuning moet bieden. Zo wordt de drager ‘sterker’ en heeft hij of zij ook meer uithoudingsvermogen. Onbekend is wanneer het prototype van het soft suit op de markt komt.

 

Advertenties