Stromversorgung Transformator für aktive Handorthese

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Die intelligente Orthese Motion Mate des Startups Powered Orthotics ermöglicht es Betroffenen, wieder kontrollierte Greifbewegungen auszuführen. Für dieses Projekt entwickelte Würth Elektronik einen speziell auf die Orthese zugeschnittenen Transformator.

Motion Mate ist als offene Handschuhorthese für Menschen mit eingeschränkter Handfunktion konzipiert, beispielsweise nach einem Schlaganfall oder Unfall. Weltweit sind etwa 100 Millionen Menschen betroffen, davon allein 550.000 in Deutschland. Das System nutzt Elektromotoren und Seilzugmechaniken, um die Finger aktiv zu schließen und – anders als viele bestehende Lösungen – auch aktiv zu öffnen. Dies ermöglicht eine kontrollierte Unterstützung von Greifbewegungen, basierend auf dem Funktionsprinzip natürlicher Sehnen.

Was die aktive Handschuhorthese ausmacht

Im Gegensatz zu vielen konventionellen Orthesen konzentriert sich die Entwicklung von Motion Mate auf geringes Gewicht und benutzerfreundliche Handhabung, sodass die Träger das Gerät selbstständig anlegen können. Batterien und Aktuatoren sind in einer separaten Gürteltasche (650 g) untergebracht, wodurch die Orthese selbst mit nur 160 g besonders leicht bleibt. Je nach Grad der Beeinträchtigung des Benutzers wird das System über Bewegungssignale gesteuert. Dafür lässt sich eine über Bluetooth verbundene Steuereinheit an verschiedenen Körperstellen anbringen, beispielsweise am Kinn, am Ellbogen oder an der gegenüberliegenden Hand. Darüber hinaus kann das System per Smartphone-App oder Sprachsteuerung bedient werden.

Orthese im Prototypenstadium

Die intelligente, aktive Orthese von Powered Orthotics befindet sich derzeit im Prototypenstadium und wird in Zusammenarbeit mit Testanwendern sowie mit Unterstützung von Würth Elektronik für den Langzeitgebrauch weiterentwickelt. Die Fertigung übernimmt die Elbe Electronic GmbH.

„Der Verlust der Handfunktion ist nicht nur ein medizinisches Symptom, sondern auch ein tägliches Hindernis für Unabhängigkeit, Würde und Teilhabe am Leben“, erklärte Ryan Alicea, Co-Founder und CEO bei Powered Orthotics. „Bei Powered Orthotics schließen wir die Lücke zwischen den Bedürfnissen der Menschen und den realistischen Möglichkeiten bestehender Lösungen, indem wir Motion Mate entwickeln: eine 160 g schwere motorisierte Handorthese, die intuitives Öffnen und Schließen in einer tragbaren, praktischen Form unterstützt. Unser Ziel ist einfach: Wir möchten Menschen die Möglichkeit geben, mehr für sich selbst zu tun, und zwar häufiger, und ihnen die Kontrolle dorthin zurückgeben, wo sie hingehört: in ihre eigenen Hände.“

Forschung

Handprothesen mit Gedankenkraft präziser steuern

„Die Stromversorgung für eine Orthese muss sehr spezifische Anforderungen erfüllen“, ergänzt Guillermo Regidor, Design Engineer bei Würth Elektronik, der die Designarbeit für das Projekt leitet. „Sie muss kompakt und effizient sein und zugleich die strengsten Sicherheitsstandards der Schutzklassen IEC 60601-1 und 1 MOPP (Means of Patient Protection) erfüllen. Schließlich wird das Gerät direkt am Körper getragen.“ 

Kundenspezifischer Transformator kompakt und sicher

Weiter führt er aus: „Benötigt wurde ein Flyback-Transformator mit einer Eingangsspannung von 12 V bis 15 V, einer Ausgangsspannung von 12 V und einer Stromstärke von 1,5 A. Unsere Suche nach einem serienmäßigen Bauteil ergab schnell, dass keine der verfügbaren Lösungen exakt den Anforderungen unseres Kunden entsprach. Insbesondere die Sicherheitsvorschriften waren ein entscheidender Faktor. Aus diesem Grund haben wir uns für eine speziell angepasste Neuentwicklung entschieden.“

Der kundenspezifische Transformator misst nur 21,5 mm × 29 mm × 12 mm und wiegt lediglich 11,2 g. Er arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 98 Prozent und ist für die automatisierte Massenfertigung optimiert. Neben dieser Sonderanfertigung kommen in der Orthese auch weitere Komponenten von Würth Elektronik zum Einsatz. Zur weiteren Entwicklungsunterstützung gehören Tests in den Labors von Würth Elektronik in Waldenburg, beispielsweise zur Bewertung der Stoß- und Vibrationsfestigkeit sowie der Temperaturwechselbeständigkeit.

Serienproduktion soll 2026 anlaufen

Nach dem ersten Prototyp werden 15 weitere Einheiten hergestellt und von Anwendern mit entsprechenden Handbeeinträchtigungen im Alltag erprobt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse fließen anschließend in die Serienproduktion ein, die 2026 anlaufen soll.

„Wir sind stolz darauf, gemeinsam mit Powered Orthotics an der Motion-Mate-Handorthese zu arbeiten“, sagt Alexander Gerfer, CTO der Würth Elektronik eiSos Group. „Startups stehen oft allein vor technischen Herausforderungen, von der Stromversorgung und Sicherheit bis hin zur Miniaturisierung und Herstellbarkeit. Mit unserer Erfahrung und unseren maßgeschneiderten Lösungen helfen wir dabei, das Konzept in einem Gerät umzusetzen, das alltägliche Aufgaben erleichtert und die Unabhängigkeit der Nutzer fördert. Motion Mate zeigt, was möglich ist, wenn innovative Startups und Branchenexperten eng zusammenarbeiten, um Herausforderungen von Anfang bis Ende zu meistern.“

Prof. Dr. Lorenzo Masia, Professor für Intelligente Bio-Robotiksysteme an der Technischen Universität München, fungiert als wissenschaftlicher Mentor des Projekts. 

Verbindungslösung

Datenkabel für Schulter-Exoskelett