maxon Story

Nieuwe mogelijkheden voor geamputeerden door betaalbare prothesen

Toen Easton LaChappelle van Unlimited Tomorrow aan de bouw van zijn eerste handprothese begon, was hij nog een tiener. Van prototype tot verfijnd product: zo heeft zich de handprothese in zes jaar tijd ontwikkeld. Nu heeft LaChapelle zich tot doel gesteld om een robotprothese te ontwikkelen die zodanig geproduceerd moet gaan worden dat de prijs ervan drastisch lager wordt. De juiste gelijkstroommotoren en tandwielen zijn natuurlijk cruciaal voor zijn ontwerp.

Geamputeerden en mensen die zonder ledematen zijn geboren hebben tot nu toe geen opties die betaalbaar en op de lange termijn betrouwbaar zijn. Naast de stigmatisering die mensen met ontbrekende ledematen vaak ondervinden, worden kinderen met deze handicap geconfronteerd met het feit dat ze niet kunnen doen wat andere kinderen doen, er niet hetzelfde uitzien als andere kinderen, waarvoor ze door hun leeftijdsgenoten eventueel worden uitgelachen – soms met nare gevolgen.

Een typische prothese voor kinderen en volwassenen kost tussen de 30.000 en 100.000 $. Omdat kinderen nog groeien, kunnen zich de meeste families geen prothese veroorloven. Ter vergelijking, Unlimited Tommorow plant om de geavanceerde handprothese later dit jaar voor rond 10.000 $ op de markt te brengen. Het doel van het bedrijf is om hun technologie betaalbaar en toegankelijk te maken. Het heeft baanbrekende nieuwe technologieën geïntroduceerd om dit voor elkaar te krijgen. Hun robothand en armprothese worden bijvoorbeeld gemaakt met een 3D-printproces dat MiltiJet Fusion (MJF) heet, dat huidskleur kan evenaren inclusief eventuele persoonlijke huidkarakteristieken, zoals sproeten of moedervlekken. De vingernagels zijn magnetisch en kunnen worden gelakt of op verschillende manieren worden versierd. Dit is vooral belangrijk voor kinderen die graag zo willen zijn als alle andere kinderen en zo willen leven als hun broertjes en zusjes. Er wordt een scan van een restledemaat gemaakt, samen met andere metingen, zodat de koker en de protheseeen unieke pasvorm krijgen. Op deze wijze omzeil je oneindig passen en meten.

“We moesten een elektrische motor met overbrenging vinden die niet herhaalbaar en precies was, maar ook betrouwbaarder was dan de motor die we op dat moment gebruikten”

Uiterlijk is natuurlijk maar een deel van het verhaal. Functionaliteit en nuttigheid zijn cruciaal om de uitdagingen van het dagelijks leven aan te kunnen. LaChappelle begon met grootschalige technologieën om de kinken in zijn ontwerpen uit te werken en zijn theorieën te bewijzen. Dit gebeurde lang voordat hij kwam met wat hij nu maakt.

Als je je kunt voorstellen hoe het is als je plotseling een van je handen niet meer kunt gebruiken, kun je je ook voorstellen wat iemand met een amputatie of iemand die zonder een ledemaat is geboren elke dag doormaakt. En hoe erg het is als de prothese - waar je eenmaal aan gewend bent - kapot gaat. Dit betekende dat de prothese over een lange levensduur moest beschikken en betrouwbaar moest zijn. Oudere ontwerpen misten deze eigenschappen. De motoren en overbrengingen in deze modellen werkten goed genoeg, maar door de belasting tijdens het dagelijks gebruik, met name door de dynamische bewegingen van kinderen, begaven de componenten het vaak al na enkele maanden gebruik.

“We moesten een elektrische motor met overbrenging vinden die niet alleen herhaalbaar en precies werkte, maar ook één die betrouwbaarder dan de motor was die we op dat moment gebruikten.” Nadat ze de mogelijkheden hadden bekeken, koos men voor twee door maxon ontworpen en geproduceerde gelijkstroommotoren (Taunton, MA). “We kregen niet alleen een motor van een betere kwaliteit, maar ook duidelijk meer snelheid en koppel binnen dezelfde afmetingen.”

Omdat de gelijkstroommotoren van maxon zo klein zijn, passen ze makkelijk in de handprothese van een kind. Dit was een hoofdcriterium. “Hierdoor konden we dezelfde motoren in de kinderprothesen gebruiken als die in de prothesen voor volwassenen, waardoor we minder componenten bij de hand hoeven te hebben,” zei LaChappelle.

Deze motoren zijn samen met alle elektronica in de palm van de handprothese ondergebracht. De motoren, met hun grotere vermogensdichtheid en hogere snelheden en koppels, maken gebruik van speciale haptische sensoren als feedback, zodat de greep van de handprothese nauwkeurig kan worden gecontroleerd.

De maxon producten die voor de handprothesen worden gebruikt zijn de DCX 12S motoren en de GPX 12HP overbrengingen. De borstelloze gelijkstroommotoren kunnen meerdere dagen op accuvoeding werken. De accu’s worden opgeladen met een draadloze lader. De motoren halen toerentallen van meer dan 9000 rpm bij een spanning van 3 V tot 12 V, en met een uitgaand vermogen van 1,6 W. Het maximale continue uitgangskoppel is rond 1,9 mNm. De motoren zijn gemaakt van speciale materialen en hebben speciale kogellagers voor een soepele werking. De GPX 12HP is een planetaire overbrenging voor geruisloos bedrijf en met een grote verscheidenheid aan overbrengingsverhoudingen, afhankelijk van de aard van de toepassing.

De precieze besturing van het bewegingssysteem is mogelijk dankzij de unieke spiersensoren die het bedrijf heeft ontwikkeld. Spierdata wordt verwerkt met behulp van AI-algoritmen om de intentie van de gebruiker te ontcijferen en deze data vervolgens om te zetten in handbewegingen. Haptische feedback is in het apparaat geïntegreerd zodateen gevoel van aanraking wordt ervaren, waardoor een feedbacklus ontstaat.

Charis

De 16-jarige Charis houdt van breien, piano spelen, babysitten en om samen met haar familie te zijn. Sinds ze op jonge leeftijd de myoelektrische arm - die onhandig en zwaar was - vaarwel zegde, gebruikte ze geen prothese meer. Maar in de loop der tijd begon ze ongezonde gewoontes te ontwikkelen in de vorm van bewegingscompensaties, waardoor ze schouderpijn kreeg. Dankzij de TrueLimp is haar lichaam beter in balans en is ze in staat om dingen te doen die voor anderen heel normaal zijn, zoals haar haar in een paardenstaart opsteken.

Natasha

Natasha is een altijd lachend negenjarig meisje. Ze oogt actief en peelt graag spelletjes. Ze werd geboren met een afwijking onder haar rechterelleboog. Vanwege het gewicht en ongemak had ze het opgegegeven om een traditionele prothese te dragen. Maar toen ze nieuwe doelen in haar leven kreeg, waaronder viool spelen en gymnastiek in de stijl van Ninja Warrior, was ze bereid om de geavanceerde mogelijkheden van TrueLimb uit te proberen. Zo konden haar dromen werkelijkheid worden.

Unlimited Tomorrow:

Het helpen van kinderen beslaat een groot deel van de activiteiten van Unlimited Tomorrow. .Men richt zich niet alleen op esthetische aspecten, maar neemt ook suggesties van dragers over om de protheses te verbeteren - bijvoorbeeld het plaatsen van motoren in de handpalm in plaats van in de arm voor een betere polsbeweging. Omdat elk apparaat is gemaakt van een digitale scan met hoge resolutie, passen ze vaak beter dan standaardprothesen. Het beste aan deze robotprothesen is niet de kleur, de werking of de lange levensduur, maar de glimlach van kinderen en jonge mensen die ze gebruiken.