Bionik als Weg zur Mensch-Maschine

22. Juli 2005
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Nahezu 40 Kilogramm Gerät muss jeder Mann der Rettungscrews über steile Hänge schleppen, 80 Kilometer weit. Doch als sie endlich ihr Ziel erreichen, fühlen sie sich erfrischt und fit wie nach einem Sonntagsspaziergang: Ein bionisches High-Tech-Skelett aus Stahl und Sensoren hatte die Arbeit von Muskeln und Knochen übernommen. Kein Einzelfall: Die Bionik erobert die Medizin.

Das Prinzip, nach denen Forscher der University of California at Berkeley ein solches gelenk- und kraftschonendes „Exoskeleton“ bauten, basiert auf einer Erfahrung, die schon das Universalgenie Leonardo da Vinci vor nahezu 500 Jahren machte. Wer technische Dinge entwickeln will, meinte da Vinci, muss ein Auge auf die Natur haben. Denn die Natur ist eine Erfinderin, die ihre Ressourcen optimal nutzt, mit Energien geizt und Strukturen schafft, die sich millionenfach bewähren müssen. „Von der Natur für den Fortschritt lernen“, heißt deshalb die Devise der Wissenschaft, die man „Bionik“ nennt. Der Geringschätzung der Öffentlichkeit zum Trotz hat die Bionik im Laufe der Jahre Einzug in fast alle Bereiche des täglichen Lebens gehalten – und erobert nun die Medizin. Der Clou: Die innovativen bionischen Systeme ähneln nicht nur der äußeren Form nach ihren natürlichen Pendants, also Gelenken oder gar ganzen Skeletten. Sie bedienen sich im Vergleich zu ihren Vorgängern auch intelligenter Steuerungssysteme. Beispielsweise können die 40 Sensoren des Exoskelets, das die kalifornischen Forscher mit „BLEEX“ (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton) bezeichnen, die Hydraulik des Systems einem Nervensystem gleich steuern. Über einen integrierten Prozessor errechnet das Außenskelett die Belastung bei jedem Schritt und ermittelt daraus die Kraft, die von den Stahlbeinen aufgebracht werden muss, um den Träger zu entlasten. „Das Exoskeleton verbindet menschliche Intelligenz mit der Stärke einer Maschine“, resümiert der Entwickler des Systems, Homayoon Kazerooni vom Robotics ans Human Engineering Laboratory an der Berkeley Universität.

Expedition in die Bionik-Ära

Selbst Versehrten wie dem US Staff Sergeant Michael McNaughton, ehemaliger Afghanistan-Kämpfer, kann die medizinische Anwendung der Bionik ein großes Stück weit Gutes tun. Der 31-jährige war vor zwei Jahren nahe des Flugplatzes in Bagram auf eine Mine getreten und hatte dabei sein rechtes Bein unterhalb des Kniegelenks verloren. Heute kann McNaughton wieder gehen – den zerfetzten Unterschenkel ersetzt ein 43.000 Dollar teures bionisches Gerät namens c-leg. C-Leg ist ein Verkaufsschlager des Orthopädieunternehmens Otto Bock Health Care GmbH aus dem verschlafenen Eichsfelder Städtchen Duderstadt. Das Reha-Bein ahmt dank eingebauter Sensoren und Mikrochips die Bewegung eines intakten Beines nach, indem es sich an den vom gesunden Bein ausgeführten Bewegungen orientiert und diese zeitversetzt umsetzt. Die Kunst am Bein kennt keine Grenzen. Die (vorläufige) Krönung der spektakulären Schöpfung ist ein ebenfalls in Duderstadt entwickeltes bionisches Bein mitsamt Kniegelenk. Ebenfalls computergestützt, verhalf es seinem Träger John Siciliano zur Teilnahme am Nautica Malibu Triathlon in Kalifornien. 50 Mal in der Sekunde übermitteln die Sensoren die aufgezeichneten Daten an die zentrale Rechnereinheit des bionischen Systems. Die High-Tech-Gliedmaße schenkt Menschen, die nach Unfällen oder Amputationen auf den Rollstuhl oder Gehhilfen angewiesen waren, viel an verloren gegangener Lebensqualität zurück. Mit ihrer Hilfe können sie nicht nur gehen – auch Joggen, Radfahren, Scaten oder Rollschuhlaufen sind wieder möglich.

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