Nederlandse wetenschappers verbeteren aansturing bionische arm

Wetenschappers van de Universiteit Twente zijn erin geslaagd met een prototype de tastzin, de aansturing en de feedback van een bionische arm te combineren. Uiteindelijk moet de vinding leiden tot een onderarmprothese die als een natuurlijke arm met hand gebruikt kan worden.

Minder dan een op de drie mensen met een onderarmprothese gebruikt het hulpmiddel ook daadwerkelijk. Het gewicht, het ontbreken van gevoel en het feit dat de hand vaak niet meer dan open en dicht kan, vormen obstakels voor gebruik. “De bestaande protheses missen gevoel. Aansturen is lastig en je weet niet hoe hard je knijpt of hoe ver je hand open is", somt promovenda bij de Universiteit Twente Heidi Witteveen de problemen op.

Samen met UT-collega Bart Peerdeman en Daphne Boere van Roessingh Research and Development ging ze aan de slag om een prototype van een geavanceerde bionische arm te maken, als onderdeel van het Myopro-project. De resulterende prothese kan onder andere door middel van emg-elektrodes de signalen van de hersenen voor de aansturing van de arm en hand meten. Na een handamputatie zijn de resterende armspieren namelijk nog, zij het vaak deels, intact voor aansturing.

"Op de hand zitten sensoren, bijvoorbeeld tussen duim en wijsvinger, die de kracht meten", legt Witteveen de werking van de geavanceerde prothese verder uit. "Vervolgens worden elektrische prikkels, die voelen als een soort tinteling in de huid, en trillingen gebruikt voor feedback naar de patiënt." Voor de trillingen worden kleine coinvibration-motortjes gebruikt.

Het systeem moet het door de terugkoppeling van gevoelssignalen makkelijker maken voor gebruikers om voorwerpen vast te pakken. "Patiënten kunnen makkelijker van taak wisselen en meer ingewikkelde handelingen uitvoeren, zoals een rits sluiten of een kledingstuk vouwen", meldt de Universtiteit Twente verder. Het prototype is gebruikt bij simulatiemodellen met onder meer virtual reality. Over verdere testen is niets bekend, maar de eerste resultaten zouden 'hoopgevend' zijn. Donderdag kwam al het bericht in het nieuws dat een groep wetenschappers erin was geslaagd een man een bionische hand aan te meten die gevoel kon simuleren.

Reacties (20)

[434365]

Mooi om te lezen/horen, dit soort artikelen geeft me altijd een goed gevoel, ben blij dat 'we' (als mensheid) met alle technologische vooruitgang ook wat nuttige dingen doen, behalve allerhande wapens bouwen, en 800 miljard dezelfde smartphones bijvoorbeeld.

Nou hoop ik alleen wel dat ze hier een beetje vooruit gedacht hebben over kosten, er was ongeveer een jaar geleden ook een bionische arm gebouwd die heel dicht bij 'the real deal' kwam, met gevoel en alles, maar die arm was iets van 80.000 dollar voor enkel de materiaal kosten, daar help je natuurlijk niemand mee.

[T_knoop]

Je noemt precies op waarom smartphones goedkoper zijn dan protheses. Er worden er 800 miljard dezelfde van gemaakt. En dan nog zijn de smartphones met alle vernieuwende snufjes behoorlijk aan de prijs.

De markt voor protheses is veel kleiner. In Nederland zijn er ongeveer 35.000 mensen met een amputatie, maar het grootste gedeelte daarvan is relatief oud, en heeft geen behoefte aan een enorm geavanceerde prothese. Daarnaast is het, in tegenstelling tot het ontwikkelen van een mobieltje, veel belangrijker en lastiger om zeker te weten dat het apparaat in alle gevallen blijft functioneren.

Een prothese zoals deze onderzoekers gemaakt hebben, en de bionische arm die je noemt, kun je denk ik het beste zien als prototypes. Technologie en ervaringen daaruit gebruik je om de 'massa' protheses beter te maken, tegen een acceptabele prijs. Bij voorbeeld: In deze prothese worden trilmotortjes gebruikt om feedback te geven. Ik heb mijn bacheloropdracht bij dit project gedaan, en uitgezocht dat het in sommige gevallen niet uitmaakt of je een trilmotortje van €2 gebruikt of eentje van €250. Dat soort ervaringen zijn belangrijk voor het ontwikkelen van betaalbare protheses.

Samenvattend: Een combinatie van kleine markt en enorm dure ontwikkeltrajecten leiden tot hoge prijzen. De vernieuwende technieken die de krant halen helpen om op lange termijn betaalbare protheses te verbeteren.

[434365]

Daar heb je wel goede punten inderdaad, had ik nog niet echt bij stilgestaan. (de veel kleinere markt en de veel hogere mate van kwaliteit)

Ook bedenk ik me nu eigenlijk pas dat er natuurlijk behoorlijk wat geld in R&D gaat zitten, bijvoorbeeld voor de sensors die iets kunnen maken van 'spier-input', en dit door de kleinere afzetmarkt op veel minder productie zal moeten worden terugverdient.

Jammer dat ik reacties op mijn reactie geen punten mag geven, als mijne een +2 waard is dan de jouwe ook.


Maar toch blijf ik de kosten ergens wel hoog vinden, ik als hobby elektronica enthousiast die denkt een beetje te snappen hoe zon prothese in elkaar steekt, de 'magische spier input sensors' even daargelaten, zou zeggen je neemt wat kwaliteit servos, druksensoren, en een tiltsensor, laat een metalen omhulsel maken, en je hebt een arm voor misschien maximaal €10.000?

En dan koop je echt het beste van het beste voor ieder onderdeel, heb je trouwens ook genoeg kracht in je prothese hand om steen te verpulveren hehe. Maar hoe ze dan inderdaad van zon bedrag naar een 8voud daarvan gaan? ik vraag het me af, zelfs als ik bovenstaande realisatie over de ontwikkelings-kosten mee neem, en voor het gemak inschat dat voor een set van die sensors nog eens maximaal €10.000 zou moet worden neergeteld

[T_knoop]

Als je precies weet wat je aan onderdelen nodig hebt dan zou dat wellicht kunnnen. Het probleem met dit soort dingen is dat de onderdelen vaak niet echt bestaan, en dus gemaakt moeten worden. Dat gaat niet alleen om de 'magische spier input sensoren' (in werkelijkheid wordt er een emg gemeten. Dat is nogal een ruisig signaal, en wordt niet beter met allerlei electronica in de buurt. Dus heb je redelijk geavanceerde signaalprocessing nodig om het geheel werkend te krijgen.). Maar ook om een aanzienlijk deel van de rest van de onderdelen die je noemt.

De meeste onderdelen 'van de plank' zijn niet praktisch vanwege te zwaar, te groot of teveel verbruik. En al zou je een prothese bouwen die in staat is een steen te verpulveren, hoe zorg je ervoor dat je die nog kan tillen, de nauwkeurigheid heeft om eieren uit een doosje te pakken en snel genoeg is om geen frustratie op te leveren in het gebruik? En het liefst ook nog zo robuust is dat 'ie een paar jaar ge(mis)bruikt kan worden onder de meest uiteenlopende omstandigheden.

Heb je eenmaal een ontwerp dan zul je dat moeten testen. Eerst op 'gezonde' proefpersonen, later op echte gebruikers. Daarvoor heb je toestemming nodig van een METC. Het is goed dat ze er zijn, maar zo'n aanvraag is een redelijk lang proces. Wil je de markt op, dan zul je een CE certificering moeten krijgen. Een redelijk tijdrovend en vooral ook kostbaar proces. (METC, ontwikkeling en CE lopen trouwens in de praktijk door elkaar)

Daarnaast zal een deel van de kosten van alles mislukte producten terugkomen in de prijs van de producten die wel op de markt komen. Voor al de uren die daarin gaan zitten (deze prothese is het resultaat van een aantal jaar onderzoek door een redelijk aantal mensen en bedrijven, zie www.myopro.nl) dan zijn bedragen van meerdere tienduizenden euro's niet heel gek voor dit soort 'hippe' techniek.

[Anoniem: 190277]

EMG kan inderdaad veel ruis standaard hebben en door elektronica kan dit versterkt worden. Als ik de plaatjes zie wordt de EMG gemeten via de huid op dit moment wat ook een versterkende ruis factor is. Lijkt me dat dit in de toekomst ooit getracht wordt om via de intacte Axon (uiteinde) te meten, neemt niet weg dat de elektronica voor ruis reductie en isolatie nodig blijft, een spastische prothese lijkt me ook niet handig.

De prijs van de mislukte producten zou inderdaad in de eerste duizenden terug komen, na het behalen van het BEP zou er wel een reductie in prijs te zien zijn. (tenzij de verkoop echt heel goed loopt).

[-Colossalman-]

man uren zijn vaak de hoogste kostenpost. het gaat hier vaak om een groep mensen die meerdere weken/maanden aan het testen zijn. daarnaast zit je nog met indienen en keuren voor/door officiële instanties.
waarschijnlijk zijn er nog veel meer kosten die ik niet ken(ben niet thuis in die materie)

[2green]

+2 vermoed trouwens dat het met dergelijke ontwikkelingen net zo gaat als in de IT. De kinect kost bij de ontwikkeling van een prototype ook een gigantisch bedrag, terwijl hij tegenwoordig meegeleverd word met een gameconsole. Zou mooi zijn als dit ook voor dergelijk protheses opgaat.

[434365]

Dat is waar, uiteindelijk worden de gemaakte ontwikkelingen natuurlijk (hopelijk) gemeengoed.

[witchdoc]

http://www.popsci.com/art...-robotic-hand-sense-touch

[pwghost]

dat is een andere prothese en ander principe. de prothese hier op tweakers gebaseerd op het feit dat er niet geopereerd hoeft te worden (non invasive) je krijgt feedback via vibratie. Deprothese in de link is een prothese waarbij ze (proberen) verbinding te maken met de overgebleven zenuwen in de arm (invasive) en direct aan het zenuwstelsel prikkels leveren.

Het huidige voordeel van systemen die non invasive zijn, is het feit dat deze over een langer periode gebruikt kunnen worden. De prothese in de link kan rond de 4 weken gebruikt worden. Want op dit moment zijn er nog problemen met afstoting van de electrodes.

http://www.popsci.com/art...-robotic-hand-sense-touch

Edit: Ook het mechanische ontwerp van de prothese in de link is lang niet zo goed. Deze bevat veel minder dof (degrees of freedom) en zal daarnaast geen volledige ge-actueerde duim bezitten(3 dof). Ook is deze prothese niet underactuated waardoor er veel meer motortjes nodig zijn om dezelfde bewegingen te realiseren. Dit resulteert in een hoger stroomverbruik, waardoor de prothese minder lang zijn werk kan doen.

[Reactie gewijzigd door pwghost op 27 juli 2024 23:40]

[johnkeates]

Ik vraag me af of wou nou met z'n allen in protheses moeten investeren, of in het 'aangroeien' van verloren ledematen, of het 'groeien' van ledematen in een reageerbuis, of het 'printen' van compatible ledematen.

Er zal natuurlijk altijd een prijs/tijd en vraag/aanbod aspect zijn, en op het moment dat je voor weinig geld heel snel iets aan kan laten groeien, dan heb je ook weer heel andere problemen (bijvoorbeeld mensen die denken: och, ik kan een pleister op m'n hand plakken, maar ik kan hem ook afhakken en een nieuwe aan laten groeien).

Dit soort ontwikkelingen zijn natuurlijk ook goed voor andere zaken, zoals robot-gevoel, of remote controlled spul (stel je voor, een extra paar armen+handen zodat je op afstand even die kernreactor in kan om wat staven te verplaatsen).

[torp]

Ik vraag me af of wou nou met z'n allen in protheses moeten investeren, of in het 'aangroeien' van verloren ledematen, of het 'groeien' van ledematen in een reageerbuis, of het 'printen' van compatible ledematen.

Vooralsnog beter investeren in alle mogelijkheden... het is immers nog niet duidelijk wat het snelste gaat werken. En zoals je zegt, het is altijd wel "ergens" goed voor.

[johnkeates]

Natuurlijk is het altijd wel ergens goed voor, en alles zou het leukste zijn, maar stel dat je een pot met geld en tijd had... je kan die verdelen en alles 'een beetje' doen, of inzetten op 1 of 2 opties, en die extra goed doen. Het is natuurlijk geen race, maar soms vraag ik me af of het nou echt zo praktisch is om in te zetten op alles tegelijk.

[pim16aap2]

Je kan ook niet alles op 1 ding inzetten. Niet alle onderzoekers die aan het ene werken, zullen ook overweg kunnen met het andere en er zullen meerdere afzonderlijke teams ontstaan. Bedrijven willen sowieso alleen maar geld verdienen en dat gaat het beste als je iets verkoopt wat de restanten heeft. Grootschalige samenwerking is volgens mij dus niet mokgelijk en daarom kan onderzoek het beste verdeeld worden. Al helemaal omdat je niet weet wat uiteindelijk het beste zal zijn.

Zeldzame metalen die nodig zijn voor pc ' s ed raken langzaam op, dus wat dat betreft is het misschien beter te gaan voor aangroeien. Het is echter net zo goed mogelijk dat er goede, goedkope en rijkelijk beschikbare alternatieven gevonden zullen worden en dat het aangroeien weer ernstige problemen op zal leveren. Het lijkt mij altijd handig om nog een tweede techniek te hebben om op terug te vallen.

[Anoniem: 52621]

Zo'n arm die nu gebruikt word kost zoveel als een luxe auto, en dan gebruikt 2/3 het niet eens?
Ik snap waarom de zorgpremie zo duur is!

[Hobbit13]

Er zijn maar een paar duizend mensen in NL die zo'n arm zouden kunnen gebruiken. Ziektes als diabetes en kanker kosten echt veel meer. Een complexe chemokuur is grofweg even duur als zo'n myoelectrische prothese (ca 15.000 EUR), en wordt veel vaker voorgeschreven.

Als je wat aan de kosten wilt doen, kijk dan naar de enorm hoge prijzen voor medicijnen en de belachelijke salarissen van de specialisten in het ziekenhuis, een chirurg kan bv zo richting de 2 ton bruto per jaar verdienen.

[notsonewbie]

En wederom is SF (De man en vrouw van 6 miljoen) (bijna?-) een stukje werkelijkheid geworden.
http://www.youtube.com/watch?v=WbvHtizL0x0
Het gehoorapparaat van de vrouw van 6 miljoen in het hoofd/onder huid is er ook al.

Zoals ik al 2 decennia zeg, mensen zijn vlees-robots.
Wat we kunnen verzinnen kunnen we ooit maken.
Zo hebben we 85% gemeen met naam ff kwijt baarsjes, en zelfs kieuwen kunnen we er bij laten maken ooit. Een strop voor de flessen duiksport-materialen verkopers uiteraard ;-)

[pwghost]

Supercool om dat hier te lezen. Ik heb mijn stage binnen dit project gedaan !
Ik heb een groot deel van de software geschreven !
Alleen toen was de emg module nog niet toegevoegd, nice om deze ontwikkeling te zien !

gr peter

[Reactie gewijzigd door pwghost op 27 juli 2024 23:40]

[miyazakiman]

Ben benieuwd of ie USB 3.0 heeft!

[Docschnitzel]

3.2!