Am 23. April 2025 hat die Professur Adaptronik und Funktionsleichtbau der TU Chemnitz bedeutende Fortschritte in der Entwicklung biomechatronischer Systeme bekannt gegeben. Diese Systeme haben das Ziel, das medizinische Personal während chirurgischer Eingriffe spürbar zu entlasten. Lange Operationen sind nicht nur kräftezehrend, sie belasten auch Muskeln und Gelenke der Chirurginnen und Chirurgen und erhöhen somit das Risiko für Verschleißerscheinungen.
Im Rahmen des Projekts „BiSOP – Biomechatronische Systeme zur Steigerung der Ergonomie im Operationssaal“ wird von der Sächsischen Aufbaubank eine Förderung bis Juli 2027 bereitgestellt. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung eines Handexoskeletts, das präzise Bewegungsführung und effektive Kraftaufnahme ermöglichen soll. Die Kinematik dieses Systems orientiert sich an den natürlichen Handbewegungen, was eine intuitive Nutzung unterstützt.
Innovative Technologien für Ergonomie
Ein zentrales Merkmal der Entwicklung sind neuartige Sensoren, die eine intuitive Steuerung der Exoskelette ermöglichen. Darüber hinaus umfasst die Forschung ein Modul, das ein energieloses Halten definierter Griffpositionen erlaubt, wodurch Energieverbrauch und Systemgröße reduziert werden können. Chirurginnen und Chirurgen werden aktiv in die Forschung miteinbezogen, indem sie an Befragungen und Ergonomie-Untersuchungen teilnehmen und Prototypen evaluieren. Interessierte Mediziner haben die Möglichkeit, mit dem Forschungsteam in Kontakt zu treten.
Ein entscheidendes Element für die Funktionalität und Akzeptanz der Exoskelette sind die physischen Mensch-Maschine-Schnittstellen (pHMI). Diese Schnittstellen beeinflussen maßgeblich den Tragekomfort und die biomechanische Effektivität der Systeme. Sensoren messen die Interaktionskräfte zwischen Mensch und Exoskelett, um Druckpunkte und ungleichmäßige Lasten zu identifizieren und zu vermeiden, beschreibt exoskelette.com.
Fortschritte in der Messtechnik
Aktuelle Messmethoden haben jedoch Einschränkungen, da sie häufig nur normale Drücke erfassen und nicht die lateralen Kräfte berücksichtigen. Zukünftige Lösungen könnten durch die Integration von Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) und kinetischen Messungen ermöglicht werden. NIRS ist eine nicht-invasive Methode, die lokale Veränderungen der Sauerstoffsättigung und des Blutvolumens im Gewebe erkennt, was neue Analyseansätze eröffnet. Kinetische Messungen helfen dabei, Kräfte und Druckverteilungen an den Kontaktpunkten zwischen Mensch und Exoskelett genau zu erfassen.
Durch detaillierte Analysen der Belastung und Deformation des Gewebes können bessere Designs realisiert werden. Die Vermeidung von Druckpunkten ist entscheidend, um den Tragekomfort und die Sicherheit der Nutzer zu erhöhen. Insgesamt befinden sich die Bemühungen in einer Phase, in der dies alles zu benutzerzentrierten und effektiveren Exoskelett-Systemen führen könnte, wie auch exoskelette.com zusammenfasst.
