medizin&technik 02.2019

■ [ FOKUS FORSCHUNG ]
Biegsam wie ein
Elefantenrüssel
Künstliche Tentakel | Forscher entwickeln Roboterarme,
biegsam wie Elefantenrüssel: für große Greifer und
kleine Endoskope.
Die Doktoranden Dominik Scholtes, Rouven Britz und Yannik
Goergen (von links) mit Prototypen der biegsamen Roboterarme
Bild: Oliver Dietze
Sie schlängeln sich präzise um Windungen und Ecken, bewegen
sich frei in alle Richtungen: Eine Arbeitsgruppe an der
Universität des Saarlandes arbeitet gemeinsam mit Forschern
der TU Darmstadt an dünnen, präzise steuerbaren künstlichen
Tentakeln. Diese könnten in Zukunft als Führungsdraht bei
Herzoperationen oder als Endoskop bei Magen- und Darmspiegelungen
zum Einsatz kommen. Dafür statten die Forscher die
Tentakel mit zusätzlichen Funktionen wie einer versteifbaren
Spitze für Stoßbewegungen oder einem Greifer aus. Auch große
Roboterrüssel sind möglich – die Technik ist skalierbar.
Dreh- und Angelpunkt sind die künstlichen Muskeln. Sie bestehen
aus haarfeinen Drähten aus Nickel-Titan. „Die Legierung Nickel-Titan
besitzt ein Formgedächtnis“, sagt Prof. Stefan Seelecke.
Fließt Strom durch einen solchen Draht, erwärmt er sich,
und seine Kristallstruktur wandelt sich so um, dass er sich verkürzt.
Ohne Strom kühlt er ab und wird wieder lang.
Das Saarbrücker Team bündelt die Drähte wie Muskelfasern.
Mehrere Drähte geben mehr Wärme ab, so erreicht man schnelle
Kontraktionen. „Die Drähte haben die höchste Energiedichte aller
bekannten Antriebsmechanismen: Auf kleinem Raum entwickeln
sie hohe Zugkraft“, erläutert Seelecke. Bei den Roboterarmen
werden die Drahtstränge als Beuge- und Streckmuskulatur
verbunden, dies bringt eine fließende Bewegung hervor.
Die Tentakel ist hochpräzise steuerbar und kann als Werkzeug
mehrere Funktionen erfüllen. Die Forscher modellieren und programmieren
hierzu Bewegungsmuster auf einen Halbleiterchip.
Das System kommt dabei ohne Sensoren aus: Die Drähte selbst
liefern alle nötigen Daten. Die Roboterarme arbeiten auch unabhängig
von schwerem Gerät im Hintergrund. Alles, was die
Drähte benötigen, ist Strom.
www.uni-saarland.de
HTWK-Innovationen
Mit einem Lernspiel trainieren angehende Mediziner
eine komplette Bandscheiben-OP
Interoperabilität
Neues Projekt zur
Gerätevernetzung im OP
Wissenschaftler der Hochschule für Technik,
Wirtschaft und Kultur Leipzig
(HTWK Leipzig) haben Neuheiten für die
chirurgische Aus- und Weiterbildung und
die Hand-Rehabilitation entwickelt.
Mit dem Lernspiel „Surme“ können Ärzte
sowohl erste chirurgische Handgriffe
üben als auch an einem optisch wie haptisch
realistischen Simulationssystem eine
Bandscheibenoperation trainieren. Ob
Mit dem Lernspiel „Surme“ können Ärzte
erste chirurgische Handgriffe sowie eine
komplette Bandscheibenoperation üben
Bild: Swen Reichhold
die Operation erfolgreich war, zeigt die
Auswertung auf der integrierten Lernplattform.
Neben der HTWK Leipzig waren
an der Entwicklung die Schön-Klinik
München, das IT-Start-up Code Craft aus
Leipzig und MRC Systems aus Heidelberg
beteiligt. Die Ergebnisse von „Surme“ sollen
bald in die Praxis überführt werden.
HTWK-Professor Werner Korb hat zwei
Unternehmen gegründet: Die Realists
Training Technologies GmbH bietet chirurgische
Trainings an Simulatoren an,
die Vocationeers GmbH konzentriert sich
auf digitale Lernplattformen.
Das Gründerteam „Recovics“ der HTWK
Leipzig arbeitet an einer digitalen Lösung
zur Unterstützung der Hand-Therapie.
Ein Fünf-Finger-Handschuh-Exoskelett
mit innovativer Mechanik und Sensorik
soll Patienten mit Bewegungseinschränkungen
der Hand eine flexible und individuelle
Möglichkeit zur Hand-Selbstrehabilitation
geben.
www.htwk-leipzig.de
Die Vernetzung von softwaregesteuerten
Medizingeräten unterschiedlicher Hersteller
im modernen OP ist eine Herausforderung.
Ziel des Projekts „Pocspec –
Modular Specialisations for Point-of-Care
Medical Devices“ ist es, ein höheres Niveau
und höhere Qualität der Interoperabilität
zu erreichen und die Austauschbarkeit
von Medizingeräten unterschiedlicher
Hersteller im laufenden Betrieb zu
ermöglichen. Dazu werden Ergänzungen
zur Normenfamilie ISO/IEEE 11073 entwickelt,
die für bestimmte Gerätekategorien
die Vernetzungsanforderungen genau
festlegen, so dass Geräte unterschiedlicher
Hersteller über das Netzwerk einheitlich
überwacht und angesteuert werden
können. Dies soll beispielhaft für
zwei besonders komplexe Gerätekategorien
umgesetzt werden: die Endoskopie
und Hochfrequenzchirurgie.
Das Projekt wird von Offis – Institut für
Informatik in Oldenburg koordiniert.
www.pocspec.de
56 medizin&technik 02/2019