Lopen met dwarslaesie mogelijk dankzij exoskelet

Het Nederlandse initiatief ‘Project MARCH’ van de TU Delft doet in oktober 2024 voor het eerst mee aan de CYBATHLON 2024, een internationale wedstrijd rond assisterende medische technologie. Het ‘Dream Team’ van Project MARCH gaat samen met piloot Daan van der Heyden de sportieve uitdaging aan in de categorie ‘exoskelet’. FHI sprak met Ruben Koningsveld en Charlotte Bourdon over het exoskelet van Project MARCH, een gemotoriseerd robotpak dat de functie van het onderlichaam overneemt. 

“Het exoskelet geeft hoop aan mensen die gedeeltelijk verlamd zijn door een lage dwarslaesie,” vertelt Electrical Engineer Ruben Koningsveld. “Neem bijvoorbeeld onze piloot Daan. Door een motorongeluk raakte hij tot zijn middel verlamd, maar hij is niet bij de pakken neer gaan zitten. Hij zat in het Nationale Rolstoelbasketbalteam en is een enthousiaste handbiker. Het is voor Daan heel bijzonder om na zeven jaar eindelijk weer rechtop te kunnen sporten met behulp van het exoskelet.”

Grote mijlpaal
“Oktober 2024 is een belangrijke mijlpaal voor Daan en voor ons,” vervolgt Koningsveld. “Het is heel mooi om samen met je teamgenoten naar de wedstrijd toe te werken.” De student luchtvaarttechnologie heeft samen met 27 medestudenten een jaar apart gezet om voltijds mee te helpen aan het perfectioneren van het MARCH IX-exoskelet. Hoewel zij het negende studententeam zijn dat aan het exoskelet werkt, is dit het eerste team dat meedoet aan de Cybathlon.

“De afgelopen jaren lag de focus binnen het team op specifieke innovaties van het exoskelet. Dit jaar willen we alle technologieën samenvoegen,” licht PR-coördinator Charlotte Bourdon toe. “We veranderen elk jaar in september van teamsamenstelling, maar oud-teamleden blijven wel betrokken bij Project MARCH. Ze komen geregeld langs en we wisselen ideeën en tips uit. Dat is een van de leuke aspecten van dit project: iedereen die meedoet is enthousiast, omdat je weet dat je met iets belangrijks bezig bent dat impact heeft op een mensenleven.”

Technische uitdagingen
Van der Heyden zal tijdens de Cybathlon met het MARCH IX-exoskelet in tien minuten een parcours afleggen van tien obstakels. Bourdon: “Het gaat om obstakels die je in het dagelijks leven ook tegenkomt, zoals traplopen, zitten en opstaan, bukken om iets te pakken en noem maar op. Allemaal bewegingen die mensen zonder lichamelijke beperking gedachteloos uitvoeren, maar die voor de ontwikkelaars van een exoskelet de nodige technische uitdagingen met zich meebrengen.”

Zo moet het exoskelet continu en gelijkmatig van stroom worden voorzien en ook de dataverspreiding moet snel en storingsvrij plaatsvinden. De vier motoren in het exoskelet worden aangedreven door een batterij. Koningsveld: “Ik ben samen met mijn teamgenoten van ‘Electrical & Embedded’ verantwoordelijk voor de batterij; die mag niet in de brand vliegen of voortijdig opraken. Daarnaast zijn we dit jaar voor het eerst overgeschakeld naar een zelfgebouwde PCB die bestaat uit twee componenten die zijn samengevoegd in één printplaat. Dit is gelukt en de volgende stap is om de PCB te verbeteren. De nieuwe PCB heeft twee voordelen: het is kleiner, en neemt daardoor minder plaats in, en er zijn meer opties naar de toekomst toe.”

Baanbrekend
Baanbrekend is het gebruik van elektro-encefalografie (EEG), een technologie die de hersengolven van de piloot kan meten. Na de EEG worden de neurale signalen die de hersenen doorgeven geïnterpreteerd en de intentie van de piloot verwerkt. Het exoskelet kan daardoor zelf een beweging starten of stoppen zonder dat hiervoor fysieke input nodig is van de gebruiker. Koppelsensoren zorgen er vervolgens voor dat de bewegingen heel precies gestuurd worden, om een ‘natuurlijk’ loopeffect te bereiken en evenwicht te behouden.

Bourdon: “We hebben een strakke planning. Op zeven maart presenteren we het nieuwe design van de  MARCH IX. De training van Daan start in mei en in juli is onze Reveal. Dan zullen we een live demonstratie laten zien van Daan in het exoskelet. In oktober vertrekken we met alle teamleden naar Zürich voor de wedstrijd. Dat is natuurlijk het hoogtepunt van ons jaar.”

Strenge eisen
Aangezien het nieuwe team in september start, zal het huidige team iets langer doorgaan dan normaal. Bourdon en Koningsveld vinden dat geen enkel probleem. Het kenmerkt de gedrevenheid van de studenten. “We hebben maar een jaar de tijd en die tijd willen we optimaal benutten door zoveel mogelijk kennis en ervaring op te doen,” aldus Koningsveld. “Het maakt de organisatoren van de Cybathlon niet uit dat we nog studeren. De eisen zijn hetzelfde voor alle deelnemende partijen.”

Om aan de strenge eisen te kunnen voldoen, maken de teamleden niet alleen gebruik van de kennis van oud-deelnemers maar ook van mensen uit het bedrijfsleven. Bourdon: “We werken met twee partijen samen die ook op het event aanwezig zijn, maar er kunnen altijd nieuwe partners bij! Het is voor ons heel waardevol om gebruik te mogen maken van de expertise van commerciële bedrijven. Zij hebben zoveel meer ervaring dan wij en komen soms met oplossingen waar wij anders niet aan hadden gedacht. Zonder de hulp van onze partners redden we het niet in zo’n korte tijd.”

Het exoskelet van Project MARCH is nog niet toepasbaar in het dagelijks leven. Bourdon: “Als Dream Team zijn we non-profit en gefocust op innovatie, dus we zijn op dit moment niet bezig met het commercialiseren van ons exoskelet. Wie weet is dit iets voor de toekomst.”

Sneak preview
Hoewel de officiële presentatie van het design nog moet plaatsvinden, krijgen bezoekers van het Medische Elektronica event op 6 februari alvast een sneak preview. Koningsveld: “We nemen een exoskelet mee van een voorgaand MARCH-team,ss zodat bezoekers het met eigen ogen kunnen zien en vragen kunnen stellen aan mijn collega Jort Kuiper en ikzelf. Jort en ik verzorgen de presentatie samen en er is ook een stand aanwezig van het team.”

Meld je aan
Kan jij niet wachten om het exoskelet te zien en wil je graag in gesprek met de teamleden? Meld je dan nu gratis aan voor de lezing van Project MARCH via de website. 

Meld je hier aan voor het event