Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher wollen gelähmten Menschen die Bewegung der Hand zurückgeben

04.05.2017

Gemeinsam arbeiten Forscher der Universitätsklinik Tübingen, der Universitäten Tübingen und Stuttgart sowie der Hochschule Reutlingen an einem alltagstauglichen Hand-Exoskelett, das gelähmten Menschen die Funktion der Hand zurückgibt und ihnen mehr Selbstständigkeit im Alltag ermöglicht. Die Baden-Württemberg Stiftung fördert das Projekt mit einer Summe von rund 500.000 Euro über drei Jahre.

Auf einen detaillierten Fahrplan verständigten sich die Wissenschaftler bei einem Treffen vor dem offiziellen Projektstart im Mai. In der ersten Projektphase erfolgen Forschung und Entwicklung, um das neue hirngesteuerte Hand-Exoskelett aufzubauen.


Der Vorläufer-Prototyp des Hand-Exoskeletts ist noch nicht tragbar und wird am Rollstuhl montiert.

Foto: Universitätsklinik Tübingen


Das Forscherteam hat sich in Tübingen auf einen detaillierten Fahrplan verständigt.

Foto: Hochschule Reutlingen

Daran schließt sich eine intensive Testphase an, bei der das Gerät von bis zu zehn Schlaganfallpatienten und fünf Querschnittsgelähmten im Alltag getestet wird. „Für uns ist es wichtig, Patienten von Anfang an miteinzubeziehen“, erklärte Projektkoordinator Dr. med. Surjo R. Soekadar, Psychiater am Universitätsklinikum Tübingen.

„Unser langfristiges Ziel ist, dass Patienten das System selbstständig im Alltag nutzen können“, so Soekadar. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, bündelt das Projekt die Expertise diverser Forschungsgruppen der Universitätsklinik Tübingen, der Universitäten Tübingen und Stuttgart sowie die Expertise der Hochschule Reutlingen in den Bereichen der Neurowissenschaften, Robotik und Informatik.

Das Forscherteam greift auf den Prototyp eines hirngesteuerten Hand-Exoskeletts zurück, das bereits von einem internationalen Team an Wissenschaftlern unter Führung der Universität Tübingen entwickelt wurde. Mit ihm war es gelungen, die Handfunktion Querschnittsgelähmter mit technischen Mitteln fast vollständig wiederherzustellen. Das System war noch nicht tragbar und musste von speziell ausgebildeten Personen angelegt und bedient werden.

Ausgehend von diesen Vorarbeiten wird im neu gestarteten Projekt ein tragbares und alltagstaugliches Hand-Exoskelett entwickelt, das sich an den Kontext der Anwender anpasst. Halbseitig-gelähmte Personen, wie Schlaganfallpatienten, sollen es selbstständig anlegen und nutzen können.

„Durch den Einsatz neuer Materialien, wie Silikonelastomeren, also transparenten und elastischen Kunststoffen, möchten wir auch den kosmetisch-ästhetischen Bedürfnissen der Anwender gerecht werden“, so Soekadar. Hierfür konnte das Tübinger Unternehmen CHT Group, ein Global Player im Bereich Spezialitätenchemie, als Kooperationspartner gewonnen werden.

Die Steuerung des Hand-Exoskeletts basiert auf einem sogenannten Brain/Neural-Computer Interaction (BNCI) System. Dabei werden am Kopf Hirnströme gemessen und mit weiteren Biosignalen, wie Augenbewegungen, kombiniert verarbeitet.

Die Vorstellung einer Finger-Bewegung, die zu einem charakteristischen Hirnstrom-Signal führt, wird so in ein Steuersignal für das Hand-Exoskelett übersetzt, das schließlich die gelähmte Hand in Echtzeit bewegt.

Doch mit Bewegungsimpulsen allein ist es nicht getan. Ein Glas oder ein Ei muss vorsichtig angefasst werden, damit es nicht zerbricht, andere Greifbewegungen erfordern ein festes Zupacken. Damit die gelähmte Hand mittels Hand-Exoskelett entsprechend greift, kommen beim Projekt weitere Techniken zum Einsatz. So wollen die Forscher die bisherige Sensorik des Systems weiter verfeinern, um Greifbewegungen den Anforderungen im Alltag anzupassen.

Cristóbal Curio, Leiter des Bereichs Kognitive Systeme an der Hochschule Reutlingen, und sein Team sorgen hierbei für die Integration einer 3D-Objekterkennung. Das Tübinger Labor für Theoretische Sensomotorik unter Leitung von Martin Giese lässt sein Know-How im Bereich der Bewegungsanalyse mittels tragbarer Sensoren einfließen. Martin Spüler und Wolfgang Rosenstiel von der Technischen Informatik der Universität Tübingen sorgen schließlich dafür, dass sich das System selbstständig kalibriert.

Für Patienten, die noch Muskelaktivität an den Händen haben, jedoch nicht genügend Kraft aufbringen, um sichere Greifbewegungen zu bewerkstelligen, sollen sogenannte elektromyografische (EMG) Elektroden zum Einsatz kommen. Hierfür konnten Oliver Röhrle und Leonardo Gizzi vom Institut für Mechanik/Lehrstuhl Kontinuumsmechanik der Universität Stuttgart gewonnen werden.

Einen besonders herausfordernden Teil verantwortet Urs Schneider, Bereichsleiter Fraunhofer IPA. Er wird mit seinem Team am Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart, Abteilung Mensch-Technik-Interaktion, das alltagstaugliche Hand-Exoskelett konstruieren sowie alle erforderlichen Sensoren zusammenfügen.

Neben der Verbesserung der Lebensqualität für Querschnittsgelähmte und Schlaganfall-patienten erhofft sich die Forschergruppe übrigens auch Fortschritte in der Rehabilitation der Patienten. Erste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die regelmäßige Verwendung eines neuralen Exoskeletts nach Schlaganfall oder Rückenmarksverletzungen zu einer Erholung der Bewegungsfähigkeit führen kann.

Das Projekt-Akronym „KONSENS-NHE“ steht für die Entwicklung eines kontext-sensitiven neural-gesteuerten Hand-Exoskeletts zur Wiederherstellung der Alltagsfähigkeit und Autonomie nach Hirn- und Rückenmarksverletzungen.

Johannes Müller | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Elektrische Felder steuern Nano-Maschinen 100.000-mal schneller als herkömmliche Methoden
19.01.2018 | Technische Universität München

nachricht Perowskit-Solarzellen: mesoporöse Zwischenschicht mildert Einfluss von Defekten
18.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie