Ein Start-up aus Ulm hat eine Hand-Orthese entwickelt, die Patienten mit gelähmten oder geschwächten Händen bei Alltagshandlungen unterstützt. Eine große Herausforderung für den motorisierten Teilhandschuh war die Stromversorgung.
Alltagshandlungen wie Schuhe binden oder das Essen mit Messer und Gabel sind für Patienten mit gelähmten oder geschwächten Händen kaum zu bewältigen. Das Ulmer Start-up HKK Bionics hat für diese Patienten eine Hand-Orthese neu entwickelt. „Unsere ‚exomotion hand one‘ ist eine Art motorisierter Teilhandschuh mit Unterarmschiene“, erklärt Dominik Hepp, der das Unternehmen gemeinsam mit seinem Studienfreund Tobias Knobloch gründete. Mithilfe von Sensoren registriert die Orthese die Kontraktion der noch funktionsfähigen Muskeln im Unterarm und erkennt die Bewegungsabsicht. Die Exomechanik des Handschuhs unterstützt dann die Greiffunktion der Hand.
Komplexes Anforderungsprofil
Die Entwicklung der Orthese stellte hohe Anforderungen an die Stromversorgung. Schließlich soll das Hilfsmittel den ganzen Tag über genutzt werden können. Die Kapazität der Batterie war deshalb ein entscheidendes Kriterium. Gleichzeitig muss die Stromversorgung möglichst leicht sein, um den Träger der Orthese nicht unnötig zu belasten. Zudem müssen höchste Sicherheitsstandards eingehalten werden, da das Produkt von morgens bis abends direkt am Körper getragen werden soll.
Um die passende Batterielösung für dieses komplexe Anforderungsprofil zu finden, kooperierten die Ulmer Gründer mit dem Unternehmen Jauch Quartz GmbH aus Villingen-Schwenningen. Ursprünglich ein Anbieter für Quarze und Oszillatoren, gilt der Familienbetrieb aus dem Schwarzwald inzwischen auch auf dem Gebiet der Lithium-Batterietechnologie als Spezialist.
Nur Lithium-Batterien konnten das Anforderungsprofil der Gründer erfüllen. Aufgrund des geringen Eigengewichts von Lithium sind diese Batterien deutlich leichter als beispielsweise die weit verbreiteten Alkali- oder Nickel-Metallhybrid-Batterien. Darüber hinaus verfügen Lithium-Batterien über eine höhere Energiedichte und eine höhere Zellspannung. Dementsprechend ist bereits eine überschaubare Anzahl seriell oder parallel geschalteter Batteriezellen ausreichend, um den Strombedarf der Orthese zu decken – auch das spart noch einmal Gewicht.
Batterie ist nicht gleich Batterie
Im Falle der Hand-Orthese von HKK Bionics wurden mehrere Lithium-Ionen-Rundzellen zu einem leistungsstarken Akkumulator verschaltet. Da auch Lithium-Akkus empfindlich auf Überladung, Tiefentladung oder Kurzschlüsse reagieren, entwickelte und programmierte Jauch die entsprechende Schutzelektronik und kümmerte sich um die Zertifizierung.
Für viele Anwendungen müssen Lithium-Batterien hohe Sicherheitsstandards erfüllen, die in Tests bei unabhängigen Prüflaboren untersucht werden. So war auch im Falle der Orthese der Nachweis des bestandenen Standards IEC62133 Voraussetzung für den Einsatz in dem Medizinprodukt des Ulmer Start-ups.