DARPA’s HAPTIX beginnt mit der Arbeit, um ein Gefühl für Berührung in Prothesenhänden zu bieten

HAPTIX-Projekt von DARPA führt Forschungen durch, um ein Gefühl für Berührung in Prothesenhänden bereitzustellen

Trotz der modernen Forschungen in der Technologie für obere Gliedmaßenprothesen, künstliche Arme und Hände hat sich die Technologie noch nicht so weit entwickelt, dass sie den Benutzern von künstlichen Gliedmaßen sensorisches Feedback bieten kann, wie das echte „Gefühl“ von Dingen, die berührt werden, oder das Bewusstsein über die Position und Bewegung des Gliedes. Ohne dieses Feedback kann selbst eine modernisierte Prothese für die betroffene Person stumpf erscheinen, was die Effektivität der Gliedmaßen und die Bereitschaft ihrer Träger, sie zu benutzen, beeinträchtigt.

Um diese Herausforderungen zu überwinden, hat DARPA Hauptverträge für Phase 1 seines Hand Proprioception and Touch Interfaces (HAPTIX) Programms vergeben.

DARPA’s Interesse und Unterstützung für HAPTIX, um volle und gesunde Funktionalität wiederherzustellen, ist auf die zahlreichen Militärangehörigen zurückzuführen, die in Kämpfen und Gegeninsurgency-Operationen verwundet und verstümmelt wurden. Die DARPA-Initiative ist auch Teil des Programms des Weißen Hauses zur Rehabilitation von Armee-Veteranen. Der militärische Einsatz wird jedoch oft an den normalen Menschen weitergegeben, wie es mit dem Internet und vielen modernen technologischen Innovationen geschehen ist.

HAPTIX zielt darauf ab, eine Prothesenhand zu schaffen, die sich bewegt und dem Benutzer das Gefühl einer gesunden Hand vermittelt. Sensorisches Feedback, im Allgemeinen von einer Hand, ist unbestreitbar entscheidend für viele Funktionen, und HAPTIX strebt an, ein Gefühl des Wissens zu vermitteln, das so reichhaltig und lebendig ist, dass die Benutzer wünschen würden, ihre Prothesen ganztägig zu tragen. Durch die Wiederherstellung von Gefühlsfunktionen zielt HAPTIX auch darauf ab, den Phantomschmerz zu beseitigen oder zu lindern, der etwa 80 Prozent der Amputierten betrifft.

Das beschleunigte Wachstum von stark verbesserten oberen Gliedmaßenprothesen hat sich zu einer nationalen Priorität entwickelt. Präsident Obama verwies in seiner Rede zur Lage der Nation 2015 auf die zahlreichen modernisierten Prothesenprogramme von DARPA, als er sagte, dass die US-Regierung daran interessiert sei, „revolutionäre Prothesen zu schaffen, damit ein Veteran, der seine Arme für sein Land gegeben hat, wieder mit seinen Kindern spielen kann“.

„Das ultimative Ziel von HAPTIX ist es, ein Gerät zu schaffen, das sicher, effektiv und zuverlässig genug für den Einsatz in alltäglichen Aktivitäten ist“, sagte Doug Weber, Programmmanager von DARPA. „DARPA arbeitet mit Wissenschaftlern der Food and Drug Administration zusammen, um Standards für die Überprüfung der Sicherheit und die Quantifizierung der Vorteile dieser neuen Kategorie von modernen Technologien zu entwickeln. Wir möchten den Prozess der Validierung von Technologien, die den Militärs, Soldaten und Veteranen, die während des Dienstes für das Land verletzt wurden, helfen können, rationalisieren.“

DARPA bewertet mehrere technische Ansätze in Phase 1. Diejenigen, die als erfolgreich erachtet werden, würden in Phase 2 übergehen, die ältere Technologiekomponenten in ein vollständiges HAPTIX-Testsystem integrieren würde. Das Team plant, innerhalb eines Zeitrahmens von 4 Jahren mit den Heimversuchen einer vollständigen, von der FDA genehmigten HAPTIX-Prothese zu beginnen.

Der Name HAPTIX ist ein Wortspiel mit dem Begriff Haptik, der sich auf ein Gefühl für Berührung bezieht. Das Programm plant, eines der kürzlich unter DARPA’s Revolutionizing Prosthetics-Programm entwickelten Prothesenhand-Systeme anzupassen, um Schnittstellen zu integrieren, die den Benutzern präzise Kontrolle und sensorisches Feedback bieten. Diese Schnittstellen würden auf modernen neuronalen Schnittstellentechnologien basieren, die im Rahmen des DARPA-Programms Reliable Neural-Interface Technology (RE-NET) entwickelt werden.

Wo es angebracht ist, beabsichtigt das HAPTIX-Team, kommerziell verfügbare Technologien wie intramuskuläre Elektroden und Leittechnologien zu beschaffen, die ursprünglich für Herzschrittmacher entwickelt wurden und jetzt in mehreren modernen implantierbaren medizinischen Geräten verwendet werden. Das Programm plant auch, moderne Mikroelektrodenarrays und Nervenstimulations-Elektrodentechnologien zu testen, die in den letzten zwei Jahrzehnten mit Unterstützung der National Institutes of Health, des Department of Veterans Affairs und DARPA entwickelt wurden.

DARPA arbeitet mit Teams zusammen, die von folgenden Institutionen geleitet werden:

• Case Western Reserve University
• Cleveland Clinic
• Draper Laboratory
• Nerves Incorporated
• Ripple LLC
• University of Pittsburgh
• University of Utah
• University of Florida

Um den Forschern zu helfen, ihre Forschung schneller und kosteneffizienter durchzuführen, stellt DARPA ein Prothesen-Simulationsprogramm zur Verfügung, um Designs zu testen. Das Programm umfasst eine Vielzahl des DARPA Robotics Challenge (DRC) Simulators aus der Virtual Robotics Challenge im Juni 2013, die half, das ursprüngliche Design und die Analyse von halbautonomen Robotern zu unterstützen, die bei Notfalleinsätzen helfen könnten.

„Der DARPA Robotics Challenge Simulator war eine große Hilfe für DRC und wir haben sofort gesehen, wie die Verbesserung der virtuellen Testumgebung die HAPTIX-Forschung begünstigen könnte“, sagte Weber. „Der Simulator wird die schnelle und kostengünstige Entwicklung der HAPTIX-Technologie ermöglichen und auch Amputierten eine realistische Erfahrung beim Training zur Nutzung ihrer physischen Prothese bieten.“

Die gute Nachricht ist, dass eines Tages verstümmelte Personen tatsächlich „fühlen“ könnten, wie warm ihr Kaffee ist, und das wäre ein einzigartiger Moment für Hunderte von körperlich behinderten Menschen auf der ganzen Welt.

Ressource: DARPA.