The Cloud Walker: een lichtgewicht, gebruikergestuurd exoskelet voor mensen met een dwarslaesie
“Wij wilden een nieuw type loophulpmiddel ontwikkelen voor mensen met een dwarslaesie,” vertelt Gerwin Smit van de Technische Universiteit Delft (TU Delft). Binnen het Convergence-programma werkte Smit samen met Rutger Osterthun van het Erasmus MC in Rotterdam aan de ontwikkeling van The Cloud Walker – een lichtgewicht exoskelet waarmee gebruikers zelf hun loopbeweging kunnen genereren, zonder gebruik van motoren.
Gerwin Smit is specialist op het gebied van protheses en ortheses binnen de afdeling BioMechanical Engineering van TU Delft. Rutger Osterthun is onderzoeker en specialist in revalidatiegeneeskunde op het gebied van dwarslaesies bij Erasmus MC en Rijndam Revalidatie. “Het verbeteren van mobiliteit is één van de belangrijkste thema’s voor mensen met een dwarslaesie,” zegt Osterthun. “Met deze technologie willen we mogelijkheden creëren voor een specifieke groep: mensen met een verlamming van het onderlichaam die hun armen nog wel kunnen gebruiken.”
Voor deze doelgroep bestaan al verschillende soorten loophulpmiddelen, legt Smit uit. “Aan de ene kant van het spectrum heb je moderne exoskeletten met veel motoren. Dat zijn indrukwekkende apparaten, maar ze zijn ook duur en lastig in gebruik omdat ze zwaar zijn – vaak rond de 25 kilo. Aan de andere kant heb je mechanische ortheses, een soort beenbeugels, maar die zijn meestal erg stijf. Wij wilden juist een orthese ontwikkelen met een elastische koppeling tussen de benen, zodat gebruikers meer vrijheid krijgen om zelf een natuurlijke loopbeweging te maken, zonder motoren nodig te hebben.
Uitgaande van een bestaande mechanische orthese besloot het team veren toe te voegen om elastische koppelingen te creëren en de brace minder rigide te maken. Het idee kwam van TU Delft-masterstudent Thomas van Hengel.
“Ik kwam in literatuur van ongeveer twintig jaar geleden een kleine verwijzing tegen naar het gebruik van veren,” vertelt Van Hengel. “We dachten dat het interessant zou zijn om dat idee verder te ontwikkelen, zeker omdat mechanica en materialen de afgelopen jaren enorm vooruit zijn gegaan.”
Energieopslag in veren
De kracht van deze nieuwe orthese zit volgens Van Hengel in de energieopslag van de veren. “Oudere systemen hadden een stijve koppeling tussen het rechter- en linkerbeen. Als het rechterbeen naar voren bewoog en boog, strekte het andere been automatisch. Het idee achter de Cloud Walker is dat wanneer je je voet optilt, de veren al onder spanning staan waardoor het been vanzelf naar voren beweegt zodra het gewicht van het been afgaat.”
“Door gebruik te maken van veren creëren we zogenaamde force couplings,” vult Smit aan, “waardoor gebruikers meer vrijheid krijgen in hun bewegingen en natuurlijker kunnen lopen.”
Met een gewicht van ongeveer vijf tot zeven kilo is het prototype van de Cloud Walker aanzienlijk lichter dan veel andere loophulpmiddelen voor mensen met een dwarslaesie. De komende testfase moet laten zien hoe gebruiksvriendelijk het systeem daadwerkelijk is.
“En vergeleken met eerdere stijve ortheses, die veel energie kosten om te bewegen, verwachten we dat dit systeem de energiebelasting per beweging aanzienlijk verlaagt,” aldus Osterthun.
Samenwerking binnen Convergence
Wat heeft deelname aan een Convergence-project de onderzoekers gebracht?
Smit: “We wilden een slimme en betaalbare oplossing ontwikkelen voor een grote groep mensen, die bovendien aangepast kan worden aan de behoeften van individuele patiënten. Daarvoor moesten we niet alleen de technische kant begrijpen, maar ook de behoeften van patiënten kennen. Convergence bracht die werelden samen.”
Osterthun vult aan: “Het was eigenlijk enorm inspirerend, omdat de TU-mensen echt anders denken dan wij. Soms is het lastig, omdat we elkaars taal moeten leren spreken, maar het grote voordeel is dat je veel meer bereikt door samen te werken met mensen uit andere vakgebieden. Echt een geval van één plus één is drie.”
Lees meer over het Flagship Convergence Human Mobility Center.
Gerwin Smit
TU Delft
G.Smit@tudelft.nl
Rutger Ostherthun
Erasmus MC & Rijndam Revalidatie
ROsterthun@rijndam.nl
