Een nieuwe impuls voor gedachtengestuurde prothesen

Biomechatronica-ingenieurs van het Linz Institute of Technology (LIT) hebben sensoren ontwikkeld voor gedachtengestuurde prothesen, waardoor hun kwaliteit aanzienlijk kan worden verbeterd. De protheses passen beter en zijn minder gevoelig voor storingen.

Prothesen geven patiënten die hun ledematen zijn kwijtgeraakt meer zelfstandigheid in het dagelijks leven en een hogere kwaliteit van leven. De technologie is zeer geavanceerd. Gedachtengestuurde prothesen zetten trends. Volgens Theresa Roland van het Instituut voor biomedische mechatronica van de Johannes Kepler University Linz is ‘mind control’ gebaseerd op het nog steeds bestaande spierweefsel. Een denkproces in de hersenen is uiteindelijk een elektrisch signaal dat door zenuwweefsel aan de spiervezels wordt doorgegeven en dat aan het huidoppervlak kan worden gemeten.

Sensortechnologie

Waar dit onderzoek aan werkt is de technische benadering van het natuurlijk gebruik van ledematen. Sensortechnologie opent voortdurend nieuwe mogelijkheden. Deze gaan echter vaak gepaard met een aantal obstakels bij de toepassing ervan. Tot nu toe waren de volgende aspecten problematisch voor sensorgebaseerde protheses:

• Om de sensor soepel te laten functioneren, moet de huid worden voorbereid met een elektrolytische gel of een huidpreparaat.
• Dit kan leiden tot onaangename drukpunten en is bijzonder belastend voor mensen met een bloedsomloopstoornis.
• Elke verschuiving en elke trilling van de prothese leidt tot storingen.

Flexibele capacitieve sensoren

De biomechatronica-ingenieurs van het Linz Institute of Technology hebben voor het eerst flexibele capacitieve sensoren in gedachtengestuurde protheses gebruikt en hebben enkele cruciale verbeteringen kunnen aanbrengen:

• Flexibele sensoren passen zich aan de anatomie van de menselijke onderarm aan, zijn zeer comfortabel om te dragen en zorgen voor stabiliteit en bescherming tegen interferentie.
• Capacitieve sensoren reageren zonder contact met een geleidend of niet-geleidend voorwerp en zijn daarom onafhankelijk van de geleidbaarheid van de huid.

Het aanpassingsvermogen van de flexibele sensoren zorgt ervoor dat de interferentie wordt verminderd. Het belangrijkste is echter dat het team een relatief eenvoudig algoritme heeft ontwikkeld waarmee de sensoren onderscheid kunnen maken tussen denksignalen en storingsimpulsen, legt Roland uit. Het systeem werkt zonder een app. De algoritmes zijn direct in de sensor geïntegreerd. Over het geheel genomen zorgt de innovatie voor een aanzienlijke verbetering in de manier waarop een prothese werkt, aangezien deze alleen wordt geactiveerd tijdens de daadwerkelijke spiercontractie. Anders kan een prothese bewegen als bijvoorbeeld een mobiele telefoon in de buurt wordt geactiveerd.

Samenwerking met Otto Bock Healthcare

De flexibele, capacitieve sensoren zijn ontwikkeld in samenwerking met Otto Bock Healthcare en worden ondersteund door het Linz Center of MechatronicsLinz Center of Mechatronics. Een artikel over het project werd gepubliceerd in het wetenschaps- en technologietijdschrift Sensors, dat je hier kunt lezen.

Roland wil ook kunstmatige intelligentie integreren in een verdere ontwikkelingsfase. Neurale netwerken moeten vooral worden gebruikt om de robuustheid van de sensor te verbeteren. Dit systeem moet in staat zijn om nog beter onderscheid te maken tussen interferentie en nuttige signalen.