maxon Story

Motorisierte Armschiene für ein unabhängigeres Leben

Mit hochspezialisierten Roboterprodukten unterstützen Unternehmen Patient:innen bei einer Vielzahl von Aufgaben und schaffen so eine bessere Lebensqualität und mehr Unabhängigkeit.

Schlaganfälle und Schädel-Hirn-Traumata führen häufig zum einseitigen Verlust der Armfunktion. Dem wird mit einer Vielzahl von physiotherapeutischen Methoden wie motorischen Übungen, Bewegungstherapie und Mobilitätstraining mit Hilfsmitteln wie Stöcken, Gehhilfen und Schienen begegnet. Das in Boston, Massachusetts, ansässige Unternehmen für medizinische Robotik, Myomo, hat eine myoelektrische Orthese (motorisierte Schiene) entwickelt, mit deren Unterstützung Patient:innen ihre beeinträchtigten Gliedmassen wieder besser verwenden können.

In der Myoelektrik werden Sensoren verwendet, um Signale, die bei Muskelanspannung erzeugt werden, zu erkennen und zu messen. Diese Sensoren, auch Elektroden genannt, werden direkt auf der Haut platziert und erkennen über eine speziell entwickelte Steuerung selbst die kleinste Muskelkontraktion. Die Steuerung aktiviert wiederum die Motoren, und die Schiene reagiert so auf die beabsichtigte Bewegung des oder der Tragenden. Eine ganze Reihe von Sensoren und Motoren sorgt dafür, dass der oder die Anwendende mehrere Funktionen gleichzeitig steuern kann, z. B. die Funktionen im Ellbogen und in der Hand des Myomo Power Brace.

Es ist wichtig, die Mobilität zu fördern, ohne dabei den Rest des Körpers zu belasten.

Abbildung 1: Die medizinische Robotik mit Produkten wie diesem MyoPro2+ ermöglicht den Tragenden ein unabhängigeres Leben.

Das Unternehmen möchte mit seinen Produkten in erster Linie Menschen unterstützen, die den Arm nicht mehr benutzen können. Ziel ist es dabei, die Arm- und Handfunktionen weitmöglichst wiederherzustellen, damit diese Menschen unabhängiger leben können. Sich anziehen, den Joghurtbecher mit der einen und den Löffel dafür mit der anderen Hand greifen, einen Teller halten, während man das Essen serviert – diese alltäglichen Handlungen machen ein normales Leben wieder möglich (siehe Abbildung 1).

Eine motorisierte Schiene ist kein Ersatz für eine Gliedmasse, wie das bei Menschen mit einer Amputation der Fall ist. Vielmehr bedeutet sie zusätzliches Gewicht für den Körper, weshalb das Unternehmen bei der Entwicklung seiner myoelektrischen Orthose MyoPro® 2+ grössten Wert darauf legte, das Gerät bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit so leicht wie möglich zu halten.

Während des Design- und Entwicklungsprozesses war es die Aufgabe des Unternehmens, die Leistungsfähigkeit der Schiene mit ihrem Gesamtgewicht zu optimieren, damit die Tragenden nicht mehr zusätzliches Gewicht als nötig mit sich herumtragen müssen, was die Belastung von Schulter und Nacken reduziert. Schon frühzeitig entschied sich das Unternehmen, in der motorisierten Orthese MyoPro 2+ zwei Präzisionsmotoren zu verbauen, die von maxon precision motor entwickelt und hergestellt werden. Das MyoPro 2+ liest die schwachen elektromyographischen (EMG) Signale direkt von der Hautoberfläche des Patienten oder der Patientin ab, ohne dass Implantate erforderlich sind. Diese Signale aktivieren wiederum die Miniaturmotoren von maxon, um Arm und Hand so zu bewegen, wie es der/die Benutzende beabsichtigt. Elektrische Stimulation ist dabei überflüssig.

Abbildung 2: Bequem und leicht – in der MyoPro 2+ kommen Kompaktmotoren und Steuerungstechnologie mit hohem Wirkungsgrad zum Einsatz.

Das Ellbogengelenk der motorisierten Orthese wird mit dem maxon DCX 19 Motor bewegt, der eine hohe Leistungsdichte, einen hohen Wirkungsgrad und einen reibungslosen Betrieb bietet. Diese Motoren sind in Grössen von 6 bis 35 mm erhältlich und werden mit Edelmetall- oder Graphitbürsten und Kugel- oder Sinterlagern geliefert. Neben dem Motor enthält MyoPro 2+ das geräuscharme maxon Planetengetriebe, das für einen leisen Betrieb sorgt, damit die Schiene bei alltäglichen Aktivitäten möglichst unauffällig bleibt (siehe Abbildung 2).

Um Handbewegungen zu stabilisieren und das Greifen zu unterstützen, werden Zeige- und Mittelfinger miteinander verbunden. In der Schiene kommt der maxon RE 13 in Kombination mit einem Planetengetriebe zum Einsatz. RE 13-Motoren sind besonders energieeffiziente Gleichstrommotoren mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Wie alle anderen Motorbaureihen von maxon werden auch sie in unterschiedlichen Grössen angeboten und erfüllen eine grosse Bandbreite an Drehmoment- und Drehzahlanforderungen.

Die bürstenbehafteten DCX-Motoren und EPOS und ESCON Positionsregelungen von maxon sind einfach online erhältlich.

Für die Prototypen der MyoPro 2+ verwendet Myomo die EPOS 50/5 und ESCON 24/2 Steuerungen als flexible Designplattform, um den Betrieb der Schiene zu messen und einzustellen.

Wenn die Motoreigenschaften einmal abgestimmt sind und die Funktionen und Spezifikationen erfüllen, integriert das Unternehmen seine eigene leichte Leiterplatte mit den Reglerparametern, die während der Prototypphase ermittelt wurden. Weil die Leiterplatte kleiner, kompakter und leichter ist, kann Myomo die Steuerung in der Nähe des Ellbogengelenks anbringen, ohne dabei die Bewegungsfreiheit einzuschränken.

Die MyoPro wird von Physio- und Ergotherapeut:innen empfohlen und von Ärzt:innen verschrieben. Orthese- und Prothesefachkräfte bieten das Gerät individuell an. Derzeit ist MyoPro 2+ das einzige auf dem Markt befindliche medizinische Gerät, das Menschen wieder in die Lage versetzen kann, alltägliche Aufgaben unabhängig auszuführen, z. B. alleine zu essen, Gegenstände zu tragen und Hausarbeiten zu erledigen. Einige Patient:innen konnten an ihren Arbeitsplatz zurückkehren, während andere lernten, unabhängig zu leben und damit Kosten für zusätzliche Pflege und Rehabilitation zu sparen.