Mini-Magnete kontrollieren Prothesen besser
MIT-Entwicklung war bei Versuchen mit Tieren und deren Muskelvermessung schon erfolgreich
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Prothesen lassen sich kümftig deutlich besser ansteuern (Bild: mit.edu) |
Cambridge (pte020/20.08.2021/12:30)
Mit einer neuen Technologie können Menschen ihre Beinprothese besser als bisher kontrollieren. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, in jedem Augenblick genau zu wissen, was das Künstliche Glied gerade macht. Eine Sichtkontrolle ist oft nicht möglich, weil die Prothese von einem Kleidungsstück verdeckt ist. Und fühlen kann der Behinderte es auch nicht oder nur begrenzt, wenn die Prothese von Muskelsignalen gesteuert wird.
[b]Magnetische Kügelchen werden implantiert[/b]
Forscher am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA haben nun einen alternativen Ansatz entwickelt. Sie implantierten kleiner magnetische Perlen in das Muskelgewebe innerhalb des Beinstumpfs, mit deren Hilfe sie die Bewegungen des Muskels erfassen können. Diese Information leiten sie innerhalb von Millisekunden an die bionische Prothese weiter. Diese Rückkopplung führt zu einer genaueren Steuerung der Prothese.
Magnetomicrometry (MM) nennt Postdoc Cameron Taylor das Verfahren. Er konnte schon zeigen, dass mit dieser Technik schnelle und genaue Muskelmessungen bei Tieren gelingen. Sie hoffen, den Ansatz in den nächsten Jahren bei Menschen mit Amputation testen zu können.
[b]Was der Muskel wirklich tut wird nicht erfasst[/b]
Bei heutigen bionischen Prothesen werden die elektrischen Signale der Nerven erfasst, die die Prothese steuern. Das geschieht mit Elektroden, die auf der Haut befestigt oder implantiert werden. In beiden Fällen bietet dieses Elektromyographie (EMG) genannte Verfahren nur Informationen über die elektrische Aktivität der Muskeln, nicht über deren Ausdehnung und Kontraktion oder die Geschwindigkeit, mit der das geschieht. „Man kann nur sehen, was das Gehirn dem Muskel sagt, aber nicht, was der Muskel tatsächlich tut ", sagt Taylor.
[b]Algorithmus reduziert die Rechenzeit[/b]
Mit MM gelingt es, die relativen Bewegungen der Magnete zueinander zu erfassen und die Geschwindigkeit, mit der sie das tun. Dass die Information nahezu in Echtzeit weitergegeben wird liegt an einem Algorithmus, den Taylor und Hugh Herr, Professor für Medienkunst und -wissenschaft sowie Leiter der Biomechatronik-Gruppe entwickelt haben. Diese neue Rechenvorschrift reduzierte drastisch den Zeitaufwand, den die Sensoren zur Bestimmung der Positionen der kleinen implantierten Magnete benötigen. Dies half ihnen, eine der größten Hürden für die Verwendung von MM zur Kontrolle von Prothesen zu überwinden, nämlich die lange Verzögerungszeit für solche Messungen.
(Ende)
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