Revolution für bionische Prothesen

Behinderungen vollständig ausgleichen: Das hat sich Revival Bionics zur Aufgabe gemacht. Das 2021 nach zweijähriger Arbeit gegründete Start-up-Unternehmen entwickelt Spitzentechnologien im Bereich der Biomechatronik, mithilfe derer Menschen mit Amputationen oder Lähmungen der unteren Gliedmassen wieder gehen können. Für das erste Produkt, eine angetriebene Fussprothese für Menschen mit Unterschenkelamputation, suchte Revival Bionics nach den leistungsfähigsten Materialien. Weil das Start-up von der Qualität der maxon Produkte und dem Know-how der maxon Teams überzeugt war, setzte es für den Antrieb auf maxon. Wir blicken zurück auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit.

 

Behinderungen vollständig ausgleichen.

Trotz moderner Technik kann ein Mensch mit einer amputierten oder gelähmten unteren Gliedmasse seine Fähigkeiten auch heute noch nicht vollständig wiedererlangen. Der CEO von Revival Bionics ist sich dieser Tatsache bewusst, da er seit 2018 selbst mit dieser Behinderung lebt. Um die Lähmung seines linken Beins zu kompensieren, wollte Guillaume Baniel seine Erfahrung als Ingenieur zur Entwicklung einer angetriebene Orthese nutzen. «Obwohl mein medizinisches Team sehr engagiert war, musste ich erkennen, dass es keine zufriedenstellende Prothese gibt, die meine Behinderung oder die eines Menschen mit Amputation vollständig kompensieren kann. Als UTC-Ingenieur mit Berufserfahrung bei Thales dachte ich, dass ich eigentlich in der Lage sein müsste, ein besseres Gerät zu entwickeln», erinnert sich der CEO von Revival Bionics. Nach einem Jahr Reha, schaute er sich die einzigen, auf dem Markt erhältlichen, bionischen Prothesen, die dem neuesten Stand der Technik entsprachen, genauer an: Diese waren von Hugh Herr entwickelt worden, einem berühmten, beidseitig beinamputierten Bergsteiger, der nun Leiter der Biomechatronics Group am MIT Media Lab war.

Das Problem: Diese bionischen Prothesen haben zwar den Vorteil, dass sie zumindest existieren, aber bei jedem Schritt hört man ein schrilles Geräusch. Ausserdem sind sie sehr steif und damit unbequem. Daraufhin krempelte Revival Bionics sein Projekt um und machte sich an die Entwicklung einer bequemen, motorisierten und leisen Fussprothese für Menschen mit Unterschenkelamputation.

«Ich bin im Spital vielen jungen Menschen unter 30 begegnet, denen ein ganzes Leben mit unbequemen Prothesen bevorstand, die ihre Behinderung noch nicht einmal um mehr als 50 Prozent kompensieren konnten. Das ist so, also müssten kurzsichtige Menschen ihr Leben lang eine Brille tragen, mit der sie noch schlechter sehen, anstatt einer Brille, die ihr Sehvermögen wiederherstellt.»

Und so entwickelte Guillaume Baniel mit zwei wichtigen technologischen Bausteinen eine neue Architektur für eine kompaktere und autonomere Prothese. Nach der Designphase trat er dem Technologie- und Gründerzentrum Lille Eurasanté bei und gründete 2021 Revival Bionics. Schon bald trat Nathan Girard, ein leidenschaftlicher Robotiker mit Gespür für Behinderungskompensierung als CTO hinzu. 

Bionische Prothesen: Die Schlüsselrolle des Motors.

Im Gegensatz zu den aus einfachen Carbonfedern gefertigten passiven Produkten besitzen die bionischen Prothesen von Revival Bionics einen Antrieb bestehend aus einem Motor und einer künstlichen Achillessehne. Der Motor erzeugt beim Gehen einen Vortrieb, was das Voranschreiten erleichtert und das zweite Bein entlastet, das nun nicht mehr so hart mit der Ferse auftreten muss. Ausserdem reduziert der Antrieb das Risiko der Osteoarthrose und macht den Schrittablauf insgesamt angenehmer, auch weil die Gehhilfe nicht so steif am Amputationsstumpf sitzt.

«Wir bieten einen Fuss an, den man über ein Ansatzstück anzieht und der von ganz alleine korrekt läuft. Der Patient oder die Patientin kann den Fuss einfach abrollen lassen», erklärt Guillaume Baniel. Für das flüssige Gangbild musste Revival Bionics einige technologische Hürden nehmen, um ein Produkt anbieten zu können, das sowohl aus Sicht der Hardware als auch der Software wettbewerbsfähig ist:

• Gestaltung des mechanischen Aufbaus für ein kompaktes und leises Gerät
• Algorithmen zur Nachbildung des Gehvorgangs und zur Steuerung des Mechanismus

Anders ausgedrückt lag die technische Herausforderung in der Machbarkeit eines künstlichen, biomechatronischen Fussgelenks in sinnvollen Produktionsmengen, das Patient:innen ausserdem Leistung und Autonomie bietet. «Derartige Produkte sind sehr gefragt, denn der menschliche Knöchel ist ein besonders kräftiges und starkes Gelenk, das beim Gehen den Vorwärtstrieb ermöglicht und für ein flüssiges, energiesparendes Gangbild sorgt. Wir mussten effiziente Materialien wie Titan, Aluminium und Carbonfaser einsetzen, um die gewünschte Leistungsfähigkeit zu erreichen», meint der CEO von Revival Bionics.

 

Antrieb der bionischen Prothese mit dem maxon EC 60 flat.

Die Biomechatronik stellt hohe Anforderungen an Kompaktheit und Spannungswerte. Da die Grösse der Batterie überschaubar bleiben musste, konnte Revival Bionics nicht dieselben Spannungswerte wie bei Exoskeletten (48 V) erreichen. «Leistungsfähigkeit bei diesen Spannungswerten zu erreichen ist ein Leichtes für Ingenieur:innen, doch bei niedriger Spannung einen Patientennutzen zu schaffen, ist regelrechte Handwerkskunst. Wir nennen das Hardware-Handwerkskunst», so der CEO.

Leistung, Autonomie, Kompaktheit, Drehmoment, Geräuschentwicklung – die Wahl des Motors war natürlich entscheidend. Revival Bionics prüfte mehrere Motoren, entschied sich aber schnell für den EC 60 flat von maxon als die beste, auf dem Markt erhältliche Option.

«Die Qualität der maxon Produkte, ihre Verfügbarkeit, die uns ein schnelles Vorankommen ermöglicht, sowie das Know-how und die Erreichbarkeit der Teams in der Upstream-Phase sind Argumente, die für unsere Wahl sprechen. Mit dem hohen Drehmoment des Motors EC 60 flat können wir einen echten Patientennutzen bieten. Ausserdem führen die niedrigen Drehzahlen und die Architektur allgemein zu einer viel geringeren Geräuschentwicklung», erklärt Guillaume Baniel und fügt hinzu: «Wir haben den maxon e-Shop ausgiebig genutzt, um die Motoren schnell zu erhalten, und gleichzeitig die maxon Teams um Unterstützung gebeten. Die Lieferung verlief reibungslos, und wir konnten uns ganz auf die Wertschöpfung konzentrieren.»

Der CEO von Revival Bionics ist vor allem froh, dass er ein Standardprodukt gefunden hat, mit dem er schnell ein MVP (Minimum Viable Product) erreichen und es dann nach dem Marktfeedback verbessern kann: «Wenn man allein schon die Qualität der erhältlichen Standardprodukte sieht, gibt es keinen Zweifel an der Zukunftsfähigkeit von maxon!»

Wettbewerbsfähigkeit und Zugänglichkeit – eine schwierige Gleichung bei bionischen Prothesen.

Eine wichtige Rolle bei der Zugänglichkeit einer Prothese spielt die Preispolitik. «Bei innovativen Geräten wie diesem wird die Markteinführung zunächst mit einem hohen Preis erfolgen müssen, um die Rentabilität des Unternehmens gegenüber den Investoren zu gewährleisten. Unsere Prothese ist daher zunächst nur von Patient:innen erhältlich, für die eine Versicherung die Kosten übernimmt. Durch diese ersten Verkäufe erlangt unser Gerät dann die nötige Legitimität für klinische Studien und kann dann schrittweise einem breiteren Markt zugänglich gemacht werden, insbesondere Diabetiker:innen, die 60 Prozent der Menschen mit Amputationen ausmachen», sagt Guillaume Baniel.

Revival Bionics plant ausserdem, seine Prothesen einer möglichst grossen Zahl an Männern – und Frauen – zugänglich zu machen. Denn die durchschnittliche Grösse für Frauen ist 37 bis 38 (23 cm), doch bietet der grösste Anbieter auf dem Markt nur Prothesen ab Grösse 40 (25 cm) an.

In Zukunft möchte das Start-up auch in den pädiatrischen Markt einsteigen und Prothesen für Kinder anbieten, die ohne Gliedmassen geboren wurden oder sich aufgrund von Krebs einer Amputation unterziehen mussten. Dies ist eine grosse Herausforderung, denn die Prothesen und die Software müssen hier an das Wachstum der jungen Patient:innen angepasst werden. Um dieses Projekt vor allem aus wirtschaftlicher Sicht zu verwirklichen, plant Revival Bionics eine enge Zusammenarbeit mit Verbänden.

Und in der Zwischenzeit ist Revival Bionics stolz darauf, den vom französischen Ministerium für Hochschulbildung, Forschung und Innovation organisierten Grand Prix gewonnen zu haben. Den ersten für die Region Hauts-de-France seit der Wettbewerb im Jahr 1999 von der BPI veranstaltet wurde. Jedes Jahr bewerben sich etwa 23000 neu gegründete Technologieunternehmen für diesen Preis, doch nur die zehn besten Projekte werden ausgezeichnet. Eine grossartige Ehrung für ein Unternehmensprojekt, das, da sind wir uns sicher, weit kommen wird!

Und wie geht es mit Revival Bionics weiter? Nachdem das Vorführmodell die erwarteten Ergebnisse geliefert hat, beschafft das Start-up nun die Mittel, um sein Produkt weiterzuentwickeln und schliesslich die CE-Kennzeichnung zu erhalten. Der maxon Motor EC 60 flat wird in diese kommerzielle Lösung integriert und Revival Bionics beabsichtigt, maxon in seine zukünftigen Entwicklungen mit einzubeziehen.

Weitere Informationen finden Sie hier: https://www.revivalbionics.fr/

 

Video des ersten Vorführmodells, das die Fussbewegungen einer gehenden Person in Echtzeit nachbildet:

 

Guillaume Baniel, CEO von Revival Bionics, auf der SIDO 2022 mit maxon France.

Sehen Sie sich das Design des bionischen Fusses von Revival Bionics aus nächster Nähe an!

Die maxon Group organisiert am Dienstag, den 14. September von 15.30 Uhr bis 16.15 Uhr bei SIDO ein Roundtable-Gespräch zum Thema «Menschliche Bewegung, neue Möglichkeiten durch Bionik: Präzision und Personalisierung von biomechatronischen Lösungen.» Bis bald im Centre des Congrès in Lyon!

Entdecken Sie auch die zwei anderen Teilnehmenden am runden Tisch, allesamt Spezialist:innen für menschliche Bewegung und mechatronische Technologien. Dort haben Sie auch die Gelegenheit, die technologischen Fertigkeiten des Smart ArM Teams (wieder) zu entdecken, das den Cybathlon Challenge 2022 gewonnen hat. Zudem können Sie sich über den von maxon France unterstützten Masterstudiengang «AIMove» an der Ecole des Mines informieren, für den derzeit das Aufnahmeverfahren läuft.

• Nathanaël Jarrassé: CNRS-Forscher für Robotik und Bioengineering, Universität Sorbonne und ISIR, Smart ArM.
• Alina Glushkova: Forschungsingenieurin MINES ParisTech, CAOR (Centre de Robotique) und Master AIMove.

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