Ingeniørstuderende bygger robotarm til hjerneskadede

Den ligner noget fra Iron Mans sommergarderobe. Men der er hverken tjubang eller science fiction i den hvide og lette exoskelet-arm, som seks ingeniørstuderende fra Aarhus er ved at udvikle. Armen skal bruges til at genoptræne mennesker, der er blevet lammede på grund af hjerneskader.

Seks ingeniørstuderende på Aarhus Universitet udvikler i samarbejde med Regionshospitalet Hammel Neurocenter en exoskelet-arm, som hjerneskadede skal kunne bruge til at træne sig ud af deres lammelse med.

Exoskelet-armen er så at sige en bærbar robotarm. Den spændes omkring patientens lammede arm, som den så kan bøje og strække ved hjælp af kabler og en lille elektromotor, der styres af elektriske signaler fra muskler i patientens egen arm.

De seks ingeniørstuderende knokler for at gøre exoskelet-armen klar til præsentationen på Hammel Neurocenter. Fra venstre: Dennis Larsen, Xena Saeéd, Kristian Ekkenberg Nielsen, Jonas Dahl Pedersen; Simone Kazar og Anders Klüver.
Exoskelet-armen ligner noget fra Iron Mans sommergarderobe, men den er beregnet til at træne personer, der på grund af hjerneskader har mistet førligheden i armen. Fotos: Peter F. Gammelby

Selv om patienten oplever, at armen er lammet, fejler musklerne i den ikke noget. Skaden sidder i den del af hjernen, som styrer armen, så arbejdet går ud på både at genoptræne hjernen og træne musklerne. Robotarmen kan spore svage signaler fra hjernen til armen, og bruge de signaler til bevægelse og dermed træning.

Ingen superkræfter

”Det er altså ikke en exoskelet-arm som dem, der i filmene giver helten superkræfter. Den skal ikke en gang bruges som hjælp til at løfte en kop – det handler udelukkende om at træne patientens evne til at bevæge armen,” forklarer Jonas Dahl Pedersen, mens han demonstrerer de seneste prototyper.

Jonas Dahl Pedersen viser, hvordan han aktiverer elektromotoren på rygskjoldet ved hjælp af elektroder (såkaldte overflade-elektroder), der er tapet fast på hans egen overarm: robotarmen bøjer, når han spænder biceps lidt, og strækker sig ud igen, når han spænder triceps.

Foruden robotarmen har de studerende konstrueret en robothånd – eller rettere en mekanisk plastic-handske – til at sætte i forlængelse af robotarmen. Den skal efter de samme principper hjælpe patienten med at åbne og lukke hånden.

Alle seks studerende har robotarmen som deres bachelorprojekt, og de skal demonstrere prototypen på Hammel Neurocenter den 17. juni – altså få dage før deres afsluttende eksamen. Derefter er det meningen, at et nyt hold studerende skal fortsætte udviklingsprojektet.

Det handler om oplevet aktivitet

I Hammel Neurocenters udviklingsenhed glæder ergoterapeut Jim Jensen sig til at se armen i funktion.

”Fra klinisk side ønsker vi at deltage i udviklingen af ny teknologi, der kan hjælpe vore patienter og medarbejdere. Og det er enormt spændende at kunne være med til at præge det helt fra starten. Aktuelt prøver vi at udvikle et system, der kan give patienterne oplevelse af aktivitet i armen tidligt efter hjerneskaden, hvor de ellers har den oplevelse af, at de ikke kan bevæge den. Det er vigtigt at få den oplevelse tidligt, så de ikke opgiver armen og tror, den er helt lammet,” siger Jim Jensen.

Tanken er, at exoskelet-armen er kropsbåret og mobil, så patienten kan sidde med den forskellige steder i centret. Men selv om systemet tegner til at blive både simpelt og billigt, er det ikke beregnet til at frigive ressourcer.

”Vi regner med, at der skal være personale til stede under træningen. Men armen kan reducere den fysiske belastning af personalet,” forklarer Jim Jensen.

Fælles sprog for forskellige fag

Tre af dem (bl.a. Jonas Dahl Pedersen) læser til elektronikingeniør, to læser til maskiningeniør, og en studerer på sundhedsteknologi-linjen.

De maskiningeniørstuderende har bl.a. designet og 3D-printet de lette exoskeletdele i plastic og støbt rygskjoldet i glasfiber.

”Udfordringen ved at arbejde i så stor en gruppe er at arbejde på tværs af fag og finde et fælles sprog. Nogle løsninger er optimale rent elektronisk, men ikke mekanisk, og omvendt. Det sjove er, når vi så finder ideer sammen, som ingen af os kunne få alene - f.eks. om hvordan man måler armens position, hvordan man forhindrer motorerne i at forstyrre elektronikken, og hvordan tingene rent praktisk kan sidde, når det også skal kunne samles,” siger Simone Kazar, der om en måneds tid kan kalde sig maskiningeniør.