Flyback transformator op maat voor handorthese

De MotionMate orthese, ontwikkeld door de start-up Powered Orthotics, biedt nieuwe mogelijkheden voor mensen met een beperkte handfunctie. Würth Elektronik ontwikkelde een speciale transformator voor deze betaalbare en gebruiksvriendelijke ‘orthese to go’. De orthese werd gepresenteerd tijdens de innovatie- en technologieconferentie Digital Life Design (DLD) 2026 in München.

Wereldwijd hebben meer dan 100 miljoen mensen te maken met beperkte mobiliteit in hun handen. De beperkingen variëren van gedeeltelijk krachtverlies tot volledige verlamming. Systemen die de handfunctie ondersteunen of zelfs herstellen, zogenaamde handorthesen, maken alledaagse handelingen zoals een glas naar de mond brengen een stuk gemakkelijker.

Eisen voor een handorthese

Bij de ontwikkeling van een handorthesesysteem moet je naast de grijpfunctie met nog tal van andere eisen rekening houden. Zo moet het aandrijfsysteem voldoende kracht kunnen geven bij zo min mogelijk energieverlies, zodat batterijen die voor de voeding zorgen zo lang mogelijk mee kunnen gaan. Daarbij moet het systeem ook zo licht mogelijk zijn: de drager, die sowieso al beperkingen heeft op het gebied van kracht en beweging, moet er zo weinig mogelijk hinder van ondervinden.

Aangezien de orthese direct op het lichaam wordt gedragen, moet deze voldoen aan strenge veiligheids- en prestatienormen voor medische elektrische apparatuur, zoals vastgelegd in IEC 60601-1. Dit omvat naleving van de 1 MOPP (Means of Patient Protection) veiligheidsmaatregelen die ook verplicht zijn voor medische voedingen.

Voor succesvolle toepassing is gebruiksvriendelijkheid essentieel. Het systeem moet wat dat betreft beschikken over bedieningsopties die flexibel kunnen worden aangepast aan de beperking van de gebruiker. De orthese moet ook zo zijn ontworpen dat de gebruiker deze zonder hulp kan aantrekken.

Aangezien het apparaat over het algemeen door zorgverzekeraars moet worden gefinancierd en ook bedoeld is voor gebruik in ontwikkelingslanden en opkomende landen, is het ook belangrijk dat de prijs zo laag mogelijk is.

MotionMate

De MotionMate orthese, ontwikkeld door de in Mannheim gevestigde start-up Powered Orthotics, voldoet aan de hierboven beschreven eisen. Het systeem maakt gebruik van krachtige elektromotoren en kabeltrekkers om de vingers te sluiten en, in tegenstelling tot bestaande oplossingen, ook actief te openen, vergelijkbaar met de pezen in de hand.

De orthese wordt gedragen als een handschoen die open is op de handpalm, terwijl een kleine kabelgeleider op de onderarm is gemonteerd. De batterijen en servomotoren zijn ondergebracht in een apart 650 wegend riemzakje, waardoor de orthese zelf met een gewicht van slechts 160 gram aangenaam licht blijft. Afhankelijk van de mate van beperking wordt het systeem aangestuurd door bewegingssignalen, bijvoorbeeld van de hand, arm of schouder. Hiervoor kan een via Bluetooth gekoppeld bedieningselement op verschillende delen van het lichaam worden bevestigd. Het kan ook eenvoudig worden bediend via een smartphone-app en spraakopdrachten.

MotionMate wordt niet geclassificeerd als een medisch hulpmiddel, maar als een hulpmiddel, wat de goedkeuring eenvoudiger en goedkoper maakt. Met door het geavanceerde maar relatief eenvoudige ontwerp denkt het bedrijf het product in de markt te zetten voor een prijs in de range van $ 10.000 tot 15.000, aanmerkelijk lager dan de 40.000-60.000 dollar die voor de momenteel verkrijgbare handorthesen moet worden betaald.

Transformator op maat

Voor de stroomvoorziening was een voeding gewenst, die veilig, efficiënt en zo compact mogelijk is. Hiervoor is samengewerkt met Würth Elektronik, dat volgens het motto ‘Electronics for Positive Impact’ veel werkt met bedrijven waarvan de projecten een positieve bijdrage leveren aan de samenleving en het milieu.

De specialisten van Würth Elektronik kwamen al snel tot de conclusie dat voor de gewenste flyback transformator met een ingang van 12 tot 15 V, een uitgang van 12 V en een nominale stroom van 1,5 A een klantspecifieke ontwikkeling nodig was die niet alleen klein en krachtig was, maar ook aan alle veiligheidsvoorschriften voldoet. Het resultaat daarvan voldoet aan alle veiligheidseisen, meet 21,5 × 29 × 12 mm, weegt 11,2 gram en heeft een rendement van 98%, wat gunstig uitpakt voor de levensduur van de batterij. 

Het onderdeel is al geoptimaliseerd voor geautomatiseerde serieproductie. Naast deze speciale ontwikkeling worden ook standaardcomponenten van Würth Elektronik gebruikt in de orthese, onder meer op de besturingskaart, de ingebouwde handschoenelektronica en de knop voor draadloze bediening.

Van idee tot product

Op basis van het ontwikkelde prototype wordt een serie van vijftien orthesen geproduceerd. Deze zullen door door mensen met verschillende handbeperkingen in het dagelijks gebruik worden getest. Na eventuele aanpassingen in het ontwerp op basis van hun bevindingen staat seriematige productie door Elbe Electronic voor mei 2026 gepland. 

Würth Elektronik ondersteunt kon de start-up door tests uit te voeren in de laboratoria op de locatie in Waldenburg, variërend van weerstandsmetingen tot testen op schokken, trillingen en temperatuurveranderingen.