YouBionic stellt eine 3D-gedruckte Handprothese her

Mit Blick auf Iron Man, italienischer Technologiedesigner Federico Ciccarese hält eine weiße Plastikhand, die mit bunten Drähten ausgestattet ist und an einer elektronischen Schalttafel befestigt ist. Er ist gerade dabei, eine Demo von ihm zu starten YouBionic Hand. Im Fenster hinter ihm geht die Sonne unter – es ist Abend in Mailand – und zu seiner Linken hängt ein lebensgroßes Poster von Tony Stark in voller Metallkleidung.

„Er ist mein Assistent“, scherzt Ciccarese. „Und auch mein Held und meine Inspiration, weil ihm die Menschheit am Herzen lag.“

Er dreht die Hand um, und ihre weißen, kalkigen Finger ballen sich zur Faust. Dann entspannen sie sich und die Handfläche ist wieder geöffnet. Schließlich bilden Zeigefinger und Daumen einen Kreis, als ob sie einen kleinen, zarten Gegenstand halten würden.

Wir halten diese Schritte für selbstverständlich; Wir alle machen sie tausendmal am Tag, ohne darüber nachzudenken. Aber für Menschen, die Hände oder Finger verloren haben, sind diese einfachen Maßnahmen unerreichbar. Es ist unmöglich, einen Türknauf zu greifen, geschweige denn einen Stift zu halten oder das Kleingeld zu zählen. Ciccarese machte sich daran, dieses Problem zu beheben. Seine YouBionic-Hand sehe vielleicht aus wie Science-Fiction, aber der Mechanismus sei überraschend einfach, sagt er.

Wenn wir unsere Finger um ein Glas legen oder ein Blatt Papier in die Hand nehmen wollen, sendet unser Gehirn Signale an unsere Muskeln. Diese Signale gelangen in Form elektrischer Impulse durch unser Zentralnervensystem zu den Muskeln. Im Körper eines gesunden Menschen führen diese Signale zu entsprechenden Muskelkontraktionen wie Fingerbewegungen und -beugungen. Im Körper eines Amputierten erzeugt das Gehirn immer noch die Signale, aber sie erreichen ihr Ziel nicht, weil die Körperteile nicht vorhanden sind. Befestigt man jedoch Elektroden am Muskel des verbleibenden Teils des Arms eines Amputierten, kann man die Impulse ablesen und in die Bewegungen der Hand umsetzen – wenn auch in eine plastische.

Die elektrischen Impulse sind unterschiedlich stark, was zu unterschiedlich starken Kontraktionen führt und Bewegungen unterschiedlicher Reichweite: Niedrigere Impulse führen zu kleineren Bewegungen, höhere Impulse zu größeren Einsen.

Laut Ciccarese ist diese Konvertierung ziemlich einfach, dank Arduino, einer Art Mikrocontroller, der die Erstellung von Robotergeräten ermöglicht Interagieren Sie mit der Welt mithilfe von Sensoren, die Informationen aufsaugen (in diesem Fall über Elektroden), und Aktoren – den kleinen Motoren, die mechanische Teile herstellen bewegen. „In allen Muskeln unseres Körpers gibt es Elektrizität“, sagt Ciccarese. „Wenn das Gehirn einen Impuls an den Muskel sendet, liest der Sensor ihn, wandelt ihn in eine zur Kontraktion proportionale Zahl um und sendet diese Nachricht dann an den Mikrocontroller.“

Um die elektrischen Impulse eines Muskels abzulesen, sind drei Elektroden erforderlich. Um die YouBionic-Hand in Betrieb zu nehmen, platziert Ciccarese die rote Elektrode in der Mitte des Muskels, die blaue am Ende und die schwarze in Richtung des Knochens in der Nähe des Muskels. Um die Bewegungen zu verbessern, plant er in Zukunft den Einsatz von Elektroden an mehreren Muskeln.

Aber das ist nur ein Teil des Reizes der YouBionic-Hand. Das andere ist die Einfachheit der Herstellung. Seine Kunststoffteile sind aus Nylonstaub 3D-gedruckt. In einem Prozess namens SinternEin Laser-3D-Drucker erhitzt den Staub und formt ihn zu den benötigten Kunststoffteilen. „Im Moment schicke ich eine Zeichnung an eine Firma, die sie druckt“, sagt Ciccarese, aber in Zukunft kann man das auch zu Hause machen. Mit etwas anderer 3D-Technologie wie z Modellierung der Schmelzablagerung Das Unternehmen, das Teile durch Schichten von Kunststoff herstellt, könnte Kunden von YouBionic die Möglichkeit geben, ihre Handstücke einfach und kostengünstig selbst in 3D zu drucken. Arduino, das auf Open-Source-Hardware läuft, ist ebenfalls kostengünstig, sodass Ciccarese erwartet, dass YouBionic-Hände sehr erschwinglich sind.

Er stellt sich vor, dass Amputierte die Hardware und Software ihrer Gliedmaßen so aktualisieren können, wie wir unsere Smartphones aktualisieren. Wenn es ein Update der Arduino-Software gibt, das Ihre Finger schneller zusammenpressen lässt, laden Sie einfach den Code herunter. Wenn es ein Upgrade für den Daumen gibt, mit dem Sie Ihren Stift besser greifen können, drucken Sie das neue Daumenteil in 3D aus und werfen Sie das veraltete Teil weg.

„In Zukunft können Menschen ihre bionische Hand aktualisieren, indem sie das neueste 3D-Modell herunterladen und ausdrucken“, sagt er. Im Moment besteht die Hand bis auf die Drähte komplett aus Kunststoff, aber er plant, Gummipunkte darauf anzubringen, um den Klemmgriff zu verbessern.

Ciccarese sagt, dass seine Technologie auch für Fußamputierte skalierbar ist. Aber er geht noch einen Schritt weiter. Er stellt sich vor, dass selbst gesunde Menschen in manchen Situationen eine dritte Hand nützlich finden könnten. Warum nicht einem Feuerwehrmann oder einer anderen Person, die unter extremen Bedingungen arbeitet, eine zusätzliche Hand geben – eine unzerstörbare Roboter-Extremität, die keinen Schmerz empfindet? Und Astronauten, die die Oberflächen ihrer Schiffe reparieren, könnten auch Hände außerhalb ihrer Anzüge praktisch finden.

„Ich habe dieses Gerät als Prothese begonnen, aber es kann viele Anwendungen haben“, sagt Ciccarese. „Ich hoffe, dass ich etwas für die Menschheit tun kann wie den Iron Man.“

Ciccarese, tagsüber Bootsdesigner und nachts Roboter-Fan, begann vor etwa einem Jahr mit der bionischen Hand zu experimentieren. "Ich bin 33 Jahre alt. Boote zu entwerfen ist gut, warum nicht, aber ich wollte etwas Wichtiges für die Menschheit tun“, sagt er und fügt hinzu, dass er plant, 2015 Amputierte YouBionic testen zu lassen.

„Auf Twitter habe ich mit dem Vater eines Fünfjährigen gesprochen, dem fünf Finger fehlen. Er wartet darauf, dass ich das fertig mache, damit sein Sohn es versuchen kann.“

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