Gemotoriseerde armbrace helpt dragers zelfstandiger te leven

De vraag naar zeer specifieke medische robotproducten is de laatste tijd gegroeid. Mensen met zeer uiteenlopende behoeften profiteren hiervan. Dankzij de bedrijven die deze producten maken, winnen deze mensen aan levenskwaliteit en onafhankelijkheid.

Mensen die een beroerte of traumatisch hersenletsel hebben opgelopen, kunnen daarna vaak een van hun armen niet meer gebruiken. Voor deze mensen zijn er verschillende fysiotherapeutische behandelmethodes, waaronder oefeningen voor motorische vaardigheden, bewegingstherapie en mobiliteitstraining met hulpmiddelen zoals krukken, rollators en braces. Myomo, een medisch roboticabedrijf in Boston (Massachusetts), heeft een door een motor aangedreven myo-elektrische orthese (brace) ontwikkeld waarmee gebruikers hun verzwakte hand en arm weer kunnen gebruiken.

Myo-elektrische technologie maakt gebruik van sensoren die de elektrische signalen detecteren en meten die door spieren worden gegenereerd wanneer ze worden samengetrokken. Deze sensoren, ook wel elektroden genoemd, bevinden zich op de huid en gebruiken een speciaal ontworpen controller waarmee zelfs een minieme spiercontractie kan worden gedetecteerd. De controller activeert dan de motor, afgestemd op de beoogde beweging van de drager. Met behulp van verschillende sensoren en motoren van Myomo’s brace kan de drager zo meerdere functies tegelijk aansturen, zoals de bewegingen van de elleboog en de hand.

Het is belangrijk om mobiliteit te bieden zonder dat de rest van het lichaam wordt belast.

Mensen die een beroerte of traumatisch hersenletsel hebben opgelopen, kunnen daarna vaak een van hun armen niet meer gebruiken. Voor deze mensen zijn er verschillende fysiotherapeutische behandelmethodes, waaronder oefeningen voor motorische vaardigheden, bewegingstherapie en mobiliteitstraining met hulpmiddelen zoals krukken, rollators en braces. Myomo, een medisch roboticabedrijf in Boston (Massachusetts), heeft een door een motor aangedreven myo-elektrische orthese (brace) ontwikkeld waarmee gebruikers hun verzwakte hand en arm weer kunnen gebruiken.

Myo-elektrische technologie maakt gebruik van sensoren die de elektrische signalen detecteren en meten die door spieren worden gegenereerd wanneer ze worden samengetrokken. Deze sensoren, ook wel elektroden genoemd, bevinden zich op de huid en gebruiken een speciaal ontworpen controller waarmee zelfs een minieme spiercontractie kan worden gedetecteerd. De controller activeert dan de motor, afgestemd op de beoogde beweging van de drager. Met behulp van verschillende sensoren en motoren van Myomo’s brace kan de drager zo meerdere functies tegelijk aansturen, zoals de bewegingen van de elleboog en de hand.

Afbeelding 1: De MyoPro 2+ stelt gebruikers in staat om zelfstandiger te leven door het gebruik van medische robotica.

Het bedrijf richt zich primair op de ontwikkeling van producten waarmee mensen die hun arm en hand niet meer kunnen gebruiken, in staat zijn deze weer te gebruiken, zodat ze weer een stuk autonomie in hun leven terugwinnen. Hierbij gaat het om alledaagse handelingen zoals het aantrekken van een broek of T-shirt, yoghurt eten met een beker in de ene hand en een lepel in de andere hand, of het vasthouden van een bord tijdens het opscheppen van een maaltijd (zie afbeelding 1).

In tegenstelling tot een prothese, die vaak wordt gebruik als een ledemaat is geamputeerd, wordt er bij een gemotoriseerde brace extra gewicht aan het lichaam toegevoegd. Daarom moest het ontwerp van de myo-elektrische orthese MyoPro® 2+ zo licht mogelijk zijn zonder dat dit ten koste ging van de prestaties.

Tijdens het ontwerp- en ontwikkelingsproces streefde het bedrijf naar een optimale kracht van de brace in combinatie met een zo laag mogelijk gewicht, zodat de gebruiker niet meer gewicht hoeft te dragen dan nodig, en schouder en nek minder worden belast. Al vroeg in het ontwerpproces van de MyoPro 2+ Powered Orthosis koos het bedrijf voor twee precisiemotoren van maxon precision motor. De MyoPro 2+ werkt als volgt: de zwakke elektromyografische (EMG) signalen worden rechtstreeks van het huidoppervlak van de gebruiker afgelezen zonder dat er implantaten nodig zijn. Deze zwakke signalen activeren de maxon miniatuurmotoren om de door de gebruiker beoogde bewegingen van de arm en hand maken zonder dat hiervoor elektrische stimulatie nodig is.

Afbeelding 2: Omdat de focus van de MyoPro 2+ op comfort en een laag gewicht ligt, zijn efficiënte compacte motoren en een doordachte controllertechnologie toegepast.

Het ellebooggewricht van de brace wordt in beweging gebracht door een maxon DCX19-motor met een hoge vermogensdichtheid, laag energieverbruik en soepele werking. Deze motoren zijn leverbaar in uiteenlopende afmetingen van 6 tot 35 mm en beschikken over edelmetalen of grafietborstels en kogel- of sinterlagers. Samen met de motor is de MyoPro 2+ uitgerust met de geluidsarme planetaire overbrenging van maxon waarmee de brace stil en onopvallend de dagelijkse handelingen kan uitvoeren (zie afbeelding 2).

Voor handbewegingen zijn de bewegingen van de wijs- en middelvinger aan elkaar gekoppeld. Dit zorgt voor extra stabilisatie en ondersteuning bij het grijpen. De motor hiervoor in een maxon RE13 die ook aan een planetaire overbrenging is gekoppeld. RE13-motoren staan bekend om hun zuinige werking bij gelijkstroom met een rendement van meer dan 90 procent. Net als bij andere maxon motorseries zijn deze motoren in verschillende afmetingen leverbaar en voldoen ze aan uiteenlopende koppel- en snelheidsvereisten.

Geborstelde DCX-motoren en EPOS- en ESCON-positieregelaars van maxon zijn online te bestellen.

Tijdens de prototypefasen voor de MyoPro 2+ gebruikt Myomo de maxon EPOS 50/5- en ESCON 24/2-controllers als een flexibel ontwerpplatform om de werking van de brace te meten en af te stellen. De motorkarakteristieken worden afgestemd op de gewenste operationele functies en specificaties, waarna het bedrijf zijn eigen lichtgewichtprintplaat integreert met behulp van de besturingsparameters die tijdens het prototypestadium zijn ontwikkeld. Dankzij de compacte en lichte printplaat kan het bedrijf de besturingseenheid vlakbij het ellebooggewricht plaatsen zonder de armbeweging te belemmeren.

De MyoPro wordt aanbevolen door fysiotherapeuten en ergotherapeuten, voorgeschreven door artsen en op individuele basis verstrekt door orthopedisch-prothetische professionals. Momenteel is de Myopro 2+ het enige medische hulpmiddel dat iemand weer in staat stelt dagelijkse handelingen uit te voeren, zoals zelfstandig eten, voorwerpen oppakken en huishoudelijke taken verrichten. Sommige gebruikers konden weer aan het werk gaan terwijl anderen leren zelfstandig te leven, wat tot lagere kosten voor aanvullende zorg en revalidatie leidde.