24.06.2022 14:00 |

Mehr Ausdauer

Schweizer entwickeln Stoff-Muskeln zum Anziehen

Forschende der ETH Zürich in der Schweiz haben eine Art zusätzliche Muskelschicht aus Stoff entwickelt. Der tragbare Exomuskel soll Menschen mit Bewegungseinschränkungen mehr Kraft und Ausdauer im Oberkörper verleihen.

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„In den Armen bin ich einfach zunehmend schwach“, sagt Michael Hagmann, bei dem 2016 die seltene Muskelerkrankung Bethlem-​Myopathie diagnostiziert wurde. Um die fehlende Muskelkraft in den Armen zu kompensieren, macht Hagmann im Alltag Ausweichbewegungen, die wiederum zu einer unguten Haltung und Verspannungen führen.

Marie Georgarakis, ehemalige Doktorandin am Sensory-​Motor Systems Lab der ETH Zürich, kennt das Problem. „Mittlerweile gibt es zwar viele gute Therapiegeräte in Kliniken. Diese sind aber oft sehr teuer und groß. Technische Hilfsmittel, die Patienten direkt im Alltag unterstützen und mit denen sie auch daheim trainieren können, gibt es dagegen weniger.“

So viel Kraft wie nötig
Diese Lücke schließen soll das Myoshirt - ein weicher, tragbarer Exomuskel für den Oberkörper. Er besteht aus einer Art Weste mit Manschetten für die Oberarme und einem kleinen Kasten, in dem die ganze Technik steckt, die nicht unmittelbar am Körper gebraucht wird. Und so funktioniert es: Ein intelligenter Algorithmus erkennt mithilfe von Sensoren im Stoff, was für eine Bewegung der Träger oder die Trägerin ausführen will und wie viel Kraft dafür benötigt wird. Ein Motor verkürzt daraufhin ein im Stoff parallel zu den Muskeln verlaufendes Kabel, das als eine Art künstliche Sehne fungiert, und unterstützt so die Bewegung.

Die Unterstützung sei dabei immer in Einklang mit der vom Nutzer ausgeführten Bewegung und könne auf individuelle Präferenzen abgestimmt werden, heißt es in einer Mitteilung der ETH. Nutzer hätten stets die Kontrolle und könnten das Gerät jederzeit übersteuern.

Mehr Ausdauer dank Exomuskel
Einen ersten Prototyp haben die Forschenden nun in einer Studie mit zwölf Probanden - zehn gesunden Personen, einer Person mit einer Muskelschwäche (Michael Hagmann) und einer Person mit einer Rückenmarksverletzung - getestet. Die Resultate seien vielversprechend:

„Alle Teilnehmer konnten dank des Exomuskels ihre Arme und/oder Gegenstände sehr viel länger heben. Die Ausdauerzeit erhöhte sich bei gesunden Teilnehmern um rund ein Drittel, bei dem Teilnehmer mit Muskelschwäche erhöhte sie sich um 60 Prozent und der Proband mit einer Rückenmarksverletzung konnte die ihm aufgetragenen Übungen gar dreimal so lange durchhalten. Die eigenen Muskeln wurden dabei weniger beansprucht und die überwiegende Mehrheit der Versuchsteilnehmenden empfanden das Gerät zudem als intuitiv in der Nutzung“, so das Fazit.

Weitere Verbesserungen nötig
Der Weg zur Marktreife ist aber noch lang: „In einem nächsten Schritt möchten wir unseren Prototyp außerhalb des Labors in der natürlichen Umgebung der zukünftigen Träger testen und das Gerät mithilfe dieser Ergebnisse weiter verbessern“, sagt Michele Xiloyannis, der ebenfalls am Sensory-​Motors Systems Lab der ETH Zürich tätig ist und am Myoshirt forscht. Damit das Gerät eines Tages unsichtbar und bequem unter der Kleidung getragen werden könne, müsse es noch kleiner und leichter werden - aktuell wiegt die Antriebs-​ und Steuerungsbox noch vier Kilogramm.

Um ein maximal reduziertes Produkt zu erhalten, wollen sich die Forschenden weiterhin auf eine Kernfunktion konzentrieren - das Unterstützen der Schulter beim Anheben der Arme. Zudem arbeiten sie eng mit dem ETH-​Spin-off MyoSwiss AG zusammen, das ein weiches Exoskelett - eine Art Roboteranzug zur Unterstützung der Beine - herstellt und vertreibt.

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