乌尔姆应用科技大学的一家衍生公司正致力于通过一种新型矫形辅助器具,帮助因事故或疾病导致双手瘫痪的患者恢复部分抓握能力。 多米尼克·赫普(Dominik Hepp)和托比亚斯·克诺布洛赫(Tobias Knobloch)正在将这款可个性化定制的手部矫形器原型推进至量产阶段。这两位来自乌尔姆的医疗技术工程师计划今年通过他们于2017年创立的HKK Bionics GmbH,启动最终测试;待这款已获专利的医疗产品“exomotion® hand one”通过审批后,将填补市场上的供应空白。
通过肌肉信号实现智能控制
据创始人称,迄今为止的相关方案仅限于治疗过程中的短期使用,几乎不适用于日常生活。
这款电池驱动的医疗产品专为因中风或神经损伤导致手部远端瘫痪的成年人设计。 该矫形器不适用于完全性半身瘫痪患者。因为它通过安装在相应半身仍完好的肌肉上的传感器,配合智能软件识别佩戴者的运动意图,并借助微型驱动装置来增强其手部功能。 微型驱动器会将力量精准地传递至操作机构,使手指能够张开、闭合,从而提供必要的抓握力。
这款手部矫形器由承重臂托、驱动组件、可模块化调节的指关节外力传动机构、硅胶手套、传感器以及控制单元组成。 通过该装置,可以个性化控制手指的活动范围,也就是说,该矫形器能够考虑解剖学上的特殊情况,例如在长期瘫痪导致手指关节活动受限的情况下;此外,还可以单独或同时对单个或多个手指进行屈曲和伸展。
采用机械力而非刺激电流
与传统型号不同,这款矫形器无需使用刺激电流脉冲,这对因瘫痪而手部未必然会失去知觉的患者来说是一大优势。 这款由乌尔姆研发的新产品采用外力机械原理,通过该原理,手套内的手指可被机械地驱动。因此,用户只需将手套套在瘫痪的手上,再由传感器和控制逻辑进行激活即可。
这款手部矫形器可实现六种不同的抓握方式,包括紧握成拳、仅拇指活动的所谓“银行卡式抓握”,以及“三指抓握”。 该装置旨在帮助瘫痪的手重新完成日常生活任务,无论是握住瓶子以便用另一只手打开,还是实现双手同时提洗衣篮。 触摸屏与控制单元(内置矫形器的电源和逻辑控制系统)可固定在衣物上,并可翻开以方便操作。每天使用结束后,需对电池进行充电。
该矫形器可区分短时和长时肌肉收缩。由此可生成“打开”、“关闭”或“换握”等控制指令。 这提高了操作便利性,因为无需触摸屏即可实现手部的张开和闭合,以及在两种抓握模式之间切换。 工程师多米尼克·赫普解释道,该控制技术借鉴了假手的工作原理。因为从技术角度来看,人机接口目前尚无法实现对所有手指的实时同步控制。
手工技艺与工业化生产
乌尔姆手部矫形器中所采用的特殊外力学结构和承重臂托,唯有通过3D扫描和3D打印才能实现。 其优势在于,既能保持工业化生产方法的可重复性和精度,又能融合骨科矫形技术中的传统手工工艺。
像仿生手支具这样的个性化医疗辅助器具是采用模块化方式组装而成的。 在设有附属矫形技术工坊的医疗用品店中,矫形技师会根据(手部和前臂的)石膏模型制作手套,并在其上安装数量各异的这些生物相容性外力学部件。 随后进行3D扫描,专业3D服务提供商将基于扫描数据打印出支具。手部支具的组装工作则由具备相关技术专长的医疗用品店完成。
该医疗器械最初将在DACH地区通过精选的医疗用品店进行销售。目前,已建立起一个由医生、治疗师、医疗用品店和患者组成的稳固且紧密的网络。 今年内,将与患者合作,验证该医疗产品的适用性和功能性。医生和诊所已表示有兴趣与乌尔姆团队开展合作。
日常生活中的辅助工具
手部矫形器旨在帮助有功能障碍的人士,在最佳情况下重新融入日常生活和职业生活。这要求作为日常辅助器具的手部矫形器需全天佩戴。这些年轻企业家深知,证明这一点对于获得保险公司的费用报销至关重要。
该公司的起源可追溯至2011年。当时,大学生多米尼克·赫普(Dominik Hepp)在乌尔姆应用科技大学的学士项目中,开始构思一款手部假肢。该项目逐渐扩大,为后续的多篇毕业论文提供了研究素材,托比亚斯·克诺布洛赫(Tobias Knobloch)的论文也不例外。 这些有志于创业的人士随后发现,手部矫形器市场更具潜力,且竞争相对较少。毕业后,在2015年起获得的EXIST创业补助金支持下,他们将假体技术转化为矫形器技术,制造了原型,制定了商业计划,并验证了其可行性。
如今,这家由多家投资公司支持、并新增了一名企业管理专业人才的年轻企业,正越来越多地走向公众视野,并一举取得了成功。 最近一次是在2018年,在享有盛誉的科技协会VDE举办的活动中,HKK Bionics作为两支致力于打造电气与数字化未来的创新创业团队之一,荣获了该奖项。这支来自乌尔姆的获奖团队现在正期待着前往科技圣地硅谷进行为期一周的考察之旅。 这些年轻企业家们定会从那里带回许多关于成功商业模式的灵感,并将其带回明斯特市。