Innovation aus Kalifornien
Das SuitX Innovation Hub ist die innovative Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Ottobock Bionic Exoskeletons. Seit über zehn Jahren entwickeln wir “Wearables”, um den Arbeitsalltag mit schweren Tätigkeiten zu erleichtern. Der Fokus unserer Entwicklung liegt dabei immer auf dem Menschen.
Mensch-Maschine-Schnittstelle
Unsere Innovationen basieren auf jahrzehntelanger Erfahrung in der Entwicklung von Exoskeletten. Das Innovation Hub wird von Prof. Homayoon Kazerooni und den Gründern von SuitX geleitet. Weiter unten finden Sie ein Interview mit ihm.
SuitX from Zero to Exoskeleton
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Professor
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Gründer
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Revolutionäre Ideen
SuitX wurde 2011 gegründet und ging aus dem Robotics and Human Engineering Laboratory der University of California, Berkeley, hervor. Das SuitX-Gründerteam besteht aus Minerva Pillai, Ph.D., Wayne Tung, Ph.D., Michael McKinley, Ph.D., und Logan Van Englehoven, Ph.D. und Berkeley-Professor Dr. Hoyamoon Kazerooni. Nach der Übernahme von SuitX durch Ottobock hat sich das Vorzeige-Startup in ein Innovationszentrum für Exoskelette verwandelt.
Minerva Pillai, Ph.D
„Exoskelette sind eine relativ neue Technologie, durch die der Kraftaufwand unserer Muskeln bei der Ausführung von Tätigkeiten verringert werden kann.“
Logan Van Englehoven, Ph.D.
„Wir versuchen, die Arbeitnehmer:innen und das Management über den Nutzen von Exoskeletten und die besten Anwendungsfälle für diese Technologien aufzuklären.“
Michael McKinley, Ph.D
„Die Exoskelette von SuitX und Ottobock wurden speziell für die Prävention von Muskel-Skelett-Erkrankungen am Arbeitsplatz entwickelt.“
Wayne Tung, Ph.D.
„Arbeitsbedingte Muskel-Skelett-Erkrankungen werden häufig durch Überanstrengung, sich wiederholende Bewegungen oder ungünstige Körperhaltung verursacht.“
Prof. Homayoon Kazerooni
SuitX-Gründer und ehemaliger CEO Prof. Homayoon Kazerooni, Professor für Maschinenbau an der University of California, Berkeley.
Wenn wir verschiedene Tätigkeiten wie das Heben der Arme, das Bücken oder das Hocken ausführen, setzen wir unsere Muskeln ein, um unseren Körper in diesen Positionen zu halten. Diese Muskeln wirken in der Regel so auf die Knochen ein, dass die Muskelkraft eine Kraft zwischen den Knochen erzeugt. Die Kräfte, die auf die Knochen in empfindlichen Regionen wie dem L5-S1-Wirbel, dem Schulterkomplex oder dem Kniegelenk einwirken, sind häufig die Ursache für Verletzungen oder Schmerzen. Genau hier können Exoskelette helfen. Exoskelette können die Anstrengung, die unsere Muskeln bei verschiedenen Tätigkeiten aufbringen müssen, verringern.
Exoskelette sind eine relativ neue Technologie, und die Erwartungen der Menschen an ein Exoskelett sind nicht ganz richtig. Entweder denken sie, dass es Menschen mit Verletzungen oder chronisch kranken Menschen hilft, oder sie denken, dass es Iron Man Kräfte verleiht. Diese Diskrepanz zwischen Erwartung und Realität macht die Einführung von Exoskeletten in der Arbeitswelt zu einem sehr intensiven Prozess.
Ich sehe meine Aufgabe darin, herauszufinden, was nötig ist, um diese Technologie im Alltag der Menschen zu etablieren. Es gibt viele Herausforderungen in diesem Zusammenhang, aber die größte, mit der ich mich derzeit beschäftige, ist die Frage, was nötig ist, damit die Menschen ein Exoskelett tragen wollen. Wie können wir ein möglichst komfortables Exoskelett herstellen? Wie können wir das Exoskelett einfach in der Handhabung machen? Kann das Exoskelett etwas tun oder eine Funktion haben, die einen Leidensdruck anspricht, den die Menschen heute haben, und nicht nur den zukünftigen Leidensdruck?
SuitX Exoskelette
Neben unzähligen Prototypen wurden einige Exoskelette zur Marktreife entwickelt. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der wichtigsten Exoskelette von SuitX aus den letzten 10 Jahren der Entwicklung.
backX
BackX hat gezeigt, dass die Belastung des unteren Rückens (L5/S1-Bandscheibe) des Nutzers beim Beugen, Heben von Gegenständen, Bücken oder Greifen um durchschnittlich 60% reduziert werden kann. Die geringere Belastung der Muskeln des unteren Rückens kann die Druckkraft um den L5-S1-Wirbel herum verringern, was das Risiko von Rückenerkrankungen senkt und die Ausdauer des Nutzers erhöht.
Die neueste Ausführung des BackX ist Teil des Ottobock Exoskelett-Portfolios für den Rücken.
PHOENIX
Phoenix ist das weltweit leichteste und fortschrittlichste Exoskelett, das Menschen mit Mobilitätseinschränkungen hilft, aufrecht und mobil zu sein. Es verfügt über eine FDA Zulassung. Phoenix hat nur zwei Aktuatoren an der Hüfte; die Kniegelenke sind so konstruiert, dass sie beim Stehen Halt und beim Schwingen Bodenfreiheit bieten.
ShoulderX – Unterstützung für die Schulter
ShoulderX wurde entwickelt, um die Schulter der Nutzenden zu schützen. ShoulderX ermöglicht es, Aufgaben in Brusthöhe über einen längeren Zeitraum oder mit weniger Anstrengung auszuführen. Das Gerät stützt das Schultergelenk des Benutzers, indem es die Last des erhobenen Arms und des Werkzeugs des Benutzers über den Schulterkomplex hinaus direkt auf die Hüfte des Trägers überträgt. Dieses Exoskelett enthält neuartige Merkmale, die auf dem Feedback zahlreicher Praxistests in aller Welt basieren.
LegX – Entlastung für die Knie und Ermüdung
Ein revolutionäres Exoskelett, das die Knie des Benutzers stützt und es ihm ermöglicht, wiederholt oder über längere Zeiträume hinweg mühelos in die Hocke zu gehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass es die Belastung der Muskeln im Quadrizeps um das Kniegelenk während der Hocke verringern kann. Das LegX bietet zwei verschiedene Funktionen: Smart Mode und Locking Mode, die unabhängig voneinander oder in Kombination verwendet werden können. Im Smart-Modus weicht das System beim Gehen oder Treppensteigen aus dem Weg. Im Locking Mode kann das Exoskelett wie ein Stuhl verwendet werden, der auf verschiedene Höhen eingestellt werden kann.
Wie können wir mehr Menschen dazu bringen, Exoskelette zu benutzen?
Ich sehe meine Aufgabe darin, herauszufinden, was nötig ist, um diese Technologie allgegenwärtig zu machen. Es gibt viele Herausforderungen in diesem Zusammenhang, aber die größte, mit der ich mich derzeit beschäftige, ist die Frage, was nötig ist, damit die Menschen ein Exoskelett tragen wollen. Wie können wir ein möglichst komfortables Exoskelett herstellen? Wie können wir das Exoskelett einfach in der Handhabung machen? Kann das Exoskelett etwas tun oder eine Funktion haben, die einen Leidensdruck anspricht, den die Menschen heute haben, und nicht nur den zukünftigen Leidensdruck?
Prof. Homayoon Kazerooni | Chief Scientist bei Ottobock Exoskeletons
Studien über SuitX Exoskelette
Nachfolgend finden Sie Auszüge aus Studien, in denen SuitX Exoskelette im Mittelpunkt standen. Darüber hinaus gibt es weltweit über 200 Studien mit positiven Ergebnissen zur Wirkung von Exoskeletten.
Beträchtlich verringerte Belastung der Rückenmuskulatur
Eine von Forschern der U.C. Berkeley und der U.C. San Francisco durchgeführte Studie zeigte eine durchschnittliche Verringerung der EMG-Muskelaktivitäten in vier der verletzungsanfälligsten Muskelgruppen des unteren Rückens um 60%.
Bei acht Probanden wurde mit der Hilfe von Elektroden die Muskelaktivität von vier Muskelgruppen (Aufrichter der Wirbelsäule) gemessen. Diese Messung wurde jeweils mit und ohne BackX durchgeführt.
Das Diagramm zeigt den deutlichen Rückgang der Aktivierung von vier Muskelgruppen, während die Testpersonen das Ottobock BackX trugen.
TSE steht in dieser Abbildung für Trunk Support Exoskeleton, eine ursprüngliche technische Bezeichnung für das BackX.
Ergebnisse einer multizentrischen Studie zur Sicherheit und Wirksamkeit des SuitX Phoenix Exoskeletts für die Fortbewegung von Patienten mit Rückenmarksverletzungen (Spinal Cord Injury)
Untersuchung der Sicherheit und Wirksamkeit der Fortbewegung von Patienten mit Rückenmarksverletzungen (SCI) mit einem semi-passiven und leichten elektrischen Exoskelett.
Methoden: Es handelt sich um eine multizentrische, offene, prospektive Kohortenstudie in drei Einrichtungen. Eine Kohorte von 40 Personen mit SCI von T4-L5 wurde für ein 20-sitziges Trainings- und Bewertungsprotokoll unter Verwendung des SuitX Phoenix rekrutiert. Alle Patienten wurden mit einem 10-Meter-Gehtest (10 MWT), einem 6-Minuten-Gehtest (6 MWT) und einem Timed-up & Go-Test (TUG) getestet. Die Patientenzufriedenheit, Schmerzen, Anstrengung, Veränderungen im Affekt sowie das allgemeine Wohlbefinden und Vertrauen wurden anhand einer Zufriedenheitsumfrage, der Skala zur Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung (RPE) und der PANAS (Positive and Negative Affect Schedule) ermittelt. Es wurde über Sicherheitsergebnisse, unerwünschte Ereignisse und Gerätefehlfunktionen berichtet.
Ergebnisse: Vierzig Teilnehmer schlossen die Studie ab. Es traten keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse auf. Alle Teilnehmer berichteten über ein mittleres bis hohes Maß an Komfort und Vertrauen bei der Verwendung des Geräts. Alle Patienten waren in der Lage, bei Übergangsbewegungen und beim Gehen einen FIM von >4 zu erreichen. Der neurologische Grad der Schädigung stand in einem statistisch signifikanten Zusammenhang mit der Gehgeschwindigkeit, dem WISCI-II und der FIM. Teilnehmer mit einer inkompletten Rückenmarksverletzung hatten eine höhere FIM, eine schnellere Geschwindigkeit und einen höheren WISCI-II bei allen Ergebnismessungen.
Schlussfolgerung: Dies ist die erste Studie, in der die Sicherheit und Wirksamkeit von SuitX Phoenix für die Fortbewegung von SCI-Patienten untersucht wurde. Wir haben gezeigt, dass Phoenix wirksam ist, um Erwachsenen mit SCI T4 bis L5 das Gehen und Übergangsbewegungen zu ermöglichen. Diese Studie berichtet auch über das Sicherheitsprofil des Geräts, die Zufriedenheit der Benutzer und psychologische Trends während des Trainings.
