Studenten entwickeln einfach zu bedienende bionische Prothese

Serienreif ist sie noch nicht, aber der Prototyp steht – und greift: Zwei Medizintechniker haben an der Hochschule Ulm eine bionische Handprothese entwickelt. Bald wollen sie sich selbstständig machen.

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Nummer 1 liegt im Vordergrund auf dem Tisch, an Nummer 2 wird noch gefeilt: Im Labor arbeiten Dominik Hepp (links) und Jan Kirsch gemeinsam an den Prototypen ihrer FlexHand, einer bionischen Prothese. Bald wollen sie ihr eigenes Unternehmen gründen, das auf der erprobten Technik aufbaut.  Foto: 
Die Zukunft ist schon mehr als 40 Jahre her – und immer noch nicht eingetreten. 1974 war es, als die USA dem schwer verletzten Astronauten Steve Austin mit bionischen Körperteilen das Leben retteten und ihn fortan als superstarken Agenten einsetzten. Natürlich nur im Fernsehen: „Der Sechs-Millionen-Dollar-Mann“ mit seinen beiden Beinprothesen, dem künstlichen Auge und einem bionischen Arm war in den späten Achtzigern auch in Deutschland ein Serien-Hit. Da kamen Dominik Hepp und Jan Kirsch gerade erst auf die Welt, den Sechs-Millionen-Dollar-Mann kennen sie nicht – obwohl auch die Medizintechniker während ihres Studiums eine bionische Hand entwickelt haben: die FlexHand.

2011 hat Hepp als Bachelorprojekt an der Hochschule Ulm mit der Arbeit daran begonnen, seit 2012 arbeitet er gemeinsam mit Kirsch daran. Die Prothese, die aussieht wie eine skelettierte Hand aus Plastik, wird quasi-neurologisch mit dem Armstumpf des Patienten verbunden. Das heißt: Mit der Prothese verknüpfte Elektroden werden auf die Haut aufgesetzt. Sie reagieren auf Muskelspannung. Ein Orthopädietechniker passt einen Schaft an, der auf einem Silikonüberzug auf den Unterarmstumpf gezogen wird. Am Schaft wird dann die Prothese befestigt. Zwischen 30 000 und 50 000 Euro kostet allein die Anfertigung, dazu kommen die Kosten für die Anpassung. Dafür soll die FlexHand besser greifen und deutlich beweglicher sein als herkömmliche Handprothesen.

Hauptunterschied zu den derzeit erhältlichen Modellen: „Die Hand lässt sich viel einfacher bedienen“, erklärt Dominik Hepp, der die Idee dazu nach einem Motorradunfall in der 12. Klasse hatte. Drei Monate lang konnte er seine Hände nicht bewegen. Vielen Patienten ist die Bedienung gängiger Prothesen zu kompliziert: Wie die Hand zugreifen soll, muss durch knifflige Muskelkontraktionen kommuniziert werden. „Da gibt es sogar Morsesignale“, sagt Hepp. Er und Kirsch verfolgen einen anderen Ansatz. Über eine App, die Kirsch für seine Bachelorarbeit programmiert hat, kann der Patient aus vielen verschiedenen Griffmustern zwei auswählen. Will er die Hand schließen, spannt er den inneren Muskel seines Arms an, will er sie öffnen, den äußeren. Um zwischen den beiden Griffen hin- und herzuwechseln, wird der Arm gleichzeitig außen und innen angespannt. Die beiden häufigsten Griffe – der Faustschluss und der Scheckkartengriff, bei dem der Daumen auf die geschlossene Faust greift – sind voreingestellt, so dass die Prothese auch ohne App verwendet werden kann. Weiterer Vorteil der App: Über sie kann die Hand so eingestellt werden, dass sie empfindlicher reagiert. Das ist wichtig, weil die Armmuskulatur im Laufe des Tages ermüdet. Durch eine höhere Sensibilität der Elektroden kann der Patient dann trotz kleinerer Signale immer noch kräftig zugreifen.

Inzwischen arbeiten Hepp und Kirsch schon am zweiten Prototypen. Die Motoren, die sie dafür verwenden, sind um ein vielfaches kleiner als bei der ersten Prothese. Deshalb können sie jetzt auch zwei Motoren je Finger einsetzen, die Fingergrundgelenk und Mittelgelenk unabhängig voneinander steuern. „Das ist näher dran an der menschlichen Hand“, erläutert Kirsch. Auch schmale Gegenstände lassen sich so besser greifen. Die Prothese haben die beiden vollständig selbst designt, die Plastikteile dafür kommen aus dem 3D-Drucker. Bisher haben sie nur im Labor an der FlexHand gearbeitet, dort haben sie die Steuerung der Prothese aber schon am Patient getestet.

Zurzeit sind Hepp und Kirsch als wissenschaftliche Mitarbeiter bei Prof. Felix Capanni angestellt. Wenn alles gut geht und sie in das Existenzgründerprogramm „Exist“ am Forschungszentrum Jülich aufgenommen werden, wollen sie sich ab Oktober selbstständig machen. Dann haben sie ein Jahr Zeit, um einen Businessplan und neue Prototypen zu entwickeln. Das Geschäft mit den Handprothesen selbst lohnt wohl eher nicht: Zu gering ist der Bedarf in Deutschland, der meist durch Arbeits- und Verkehrsunfälle entsteht. Die Innovationen und Erkenntnisse der FlexHand wollen sie nutzen, um ein neuartiges Produkt zu entwickeln, für das Hepp sich gute Chancen am Markt ausrechnet. So viel sei verraten: Sie werden sich weiter mit der Orthopädietechnik beschäftigen.

Zum Schluss empfiehlt Dominik Hepp eine Dokumentation der New York Times über bionische Arme, die amerikanische Ingenieure entwickelt haben und die sich durch Gedanken steuern lassen. „The Bionic Man“ ist keine Fiktion, sondern Realität. „Da reichen sechs Millionen Dollar aber lange nicht für.“

Was ist Bionik?

Leonardo da Vinci Die Beschäftigung mit der Bionik (von Biologie und Technik), die technische Probleme nach dem Vorbild biologischer Funktionen zu lösen versucht, ist keineswegs ein modernes Phänomen: Schon das Ausnahmetalent Leonardo da Vinci nahm sich den Vogelflug als Vorbild für seine Flugmaschinen. Die Bionik ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, mit der sich zum Beispiel auch Philosophen und Designer beschäftigen.

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