14/02/2023
Door Ad Spijkers
Onderzoekers aan Harvard SEAS ontwikkelden een proof-of-concept-apparaat dat comfortabel, veilig en gebruiksvriendelijk is. Maar commerciële beschikbaarheid kan nog jaren duren.
Amyotrofische laterale sclerose (ALS) is een neurodegeneratieve aandoening die cellen in de hersenen en het ruggenmerg beschadigt die nodig zijn voor beweging. Een team van onderzoekers heeft een zachte draagbare robot ontwikkeld die de bovenarm- en schouderbewegingen van mensen met ALS aanzienlijk kan ondersteunen. Deze zachte draagbare robot is in staat om de beweging van de bovenarm en schouder bij mensen met ALS aanzienlijk te ondersteunen.
Opblaasbaar shirt
De onderzoekers zijn verbonden aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en het Massachusetts General Hospital (MGH), beide in de regio Boston. De studie geeft hen hoop dat zachte robotachtige draagbare technologie kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe apparaten die functionele ledematen kunnen herstellen bij mensen met ALS en andere ziekten die patiënten van hun mobiliteit beroven. Het ondersteunende prototype is zacht, op stof gebaseerd en wordt draadloos gevoed door een batterij.
De technologie is in wezen vrij eenvoudig. Het is eigenlijk een shirt met een paar opblaasbare, ballonachtige actuatoren onder de oksel. De onder druk staande ballon helpt de drager de zwaartekracht te bestrijden om zijn bovenarm en schouder te bewegen. De onderzoekers rekruteerden tien mensen met ALS om te evalueren hoe goed het apparaat hun beweging en kwaliteit van leven zou kunnen verlengen of herstellen. Het kostte de deelnemers minder dan 15 min om het apparaat te leren gebruiken.
Wearable
Om de patiënten te helpen, ontwikkelde het team een sensorsysteem dat resterende beweging van de arm detecteert. Na een kalibratieproces van 30 s detecteert het apparaat het unieke niveau van mobiliteit en kracht van elke drager. Ballonactuatoren die aan de wearable zijn bevestigd, bewegen de arm van de persoon soepel en natuurlijk.
De zachte draagbare robot verbeterde het bewegingsbereik van de deelnemers aan de studie, verminderde de spiervermoeidheid en verbeterde de prestaties van taken zoals het vasthouden of reiken naar objecten. Het systeem selecteert de juiste druk van de ballonactuator om de arm van de persoon soepel en natuurlijk te bewegen.
De systemen zijn intrinsiek veilig, omdat ze zijn gemaakt van stof en opblaasbare ballonnen. Het falen van een zachte robot betekent dat de ballonnen niet meer worden opgeblazen. Maar de drager loopt geen risico op letsel door de robot.
De zachte wearable is licht op het lichaam en voelet voor de drager net als kleding aan. De onderzoekers vinden dat de robots moeten functioneren als kleding en comfortabel moeten zijn om gedurende lange tijd te dragen. Het team voorziet ook bredere toepassingen van de technologie, ook voor mensen met ruggenmergletsel of spierdystrofie. Terwijl onderzoekers werken aan de ontwikkeling van nieuwe behandelingen die de levensverwachting verlengen, is het noodzakelijk om ook hulpmiddelen te ontwikkelen die de onafhankelijkheid van patiënten met dagelijkse activiteiten kunnen verbeteren.
Voortgang
Het huidige prototype ontwikkeld voor ALS-patiënten kon alleen functioneren bij studiedeelnemers die nog wat restbewegingen in hun schoudergebied hadden. ALS ontwikkelt zich echter meestal snel, waardoor patiënten niet meer kunnen bewegen en uiteindelijk niet meer kunnen praten of slikken. Het team onderzoekt nu mogelijke versies van ondersteunende wearables waarvan de bewegingen kunnen worden gecontroleerd door signalen in de hersenen.
Ze hopen dat zo'n apparaat op een dag kan helpen bij het bewegen van patiënten die geen resterende spieractiviteit meer hebben. Maar ze waarschuwen dat ze zich nog in de onderzoeksfase bevinden, enkele jaren verwijderd van de introductie van een commercieel product.
Foto: Walsh Lab, Harvard SEAS