Reactive Robotics hat ein robotisches Assistenzsystem für die Frühmobilisierung schwerstkranker Patienten entwickelt. Strukturdämpfer von ACE leisten hier wesentliche Dienste. Sie nehmen Massenkräfte weich auf und steigern den Patientenkomfort, während sie Pflegekräfte entlasten.
Sichere Frühmobilisierung für schwerstkranke Patienten durch KI-gesteuerte robotische Assistenz: Um Vemotion mit dem Patientenbett zu verbinden und dieses somit in ein Therapiegerät zu verwandeln, ist bereits eine Pflegekraft ausreichend (Bild: Reactive Robotics)
Im Jahr 2015 gegründet, ist die Reactive Robotics GmbH weltweit das erste Unternehmen, das die sogenannte Very Early Mobilization systematisch mit dem am Standort München entwickelten intelligenten robotischen Assistenzsystem Vemotion realisiert. Dadurch wird die frühe Mobilisierung von Schwerstkranken direkt im Intensivkrankenbett möglich, indem sie in nahezu aufrechter Position eine entweder passive oder aktive Gangtherapie unmittelbar in den mit Bewegungs- und Sicherungselementen ausgestatteten Spezialbetten erfahren. Die Kombination aus Aufrichten und Beinbewegen der Patienten ist äußerst wichtig, damit Muskeln erhalten bleiben und der Kreislauf trainiert wird. Da dies mit Intensivpatienten nur im Bett gelingt, gehören gefährliche und zeitraubende Patiententransfers im Krankenhaus dank Vemotion der Vergangenheit an.
Patientenbett wird zu Therapiegerät
Die CE-Zulassung für Vemotion erhielt das Team von Reactive Robotics im Jahr 2019. Seit 2020 ist das robotische Assistenzsystem in verschiedenen Kliniken im In- und Ausland bei der Mobilisierung von Patienten im Einsatz. Ein Jahr danach wurde das Team mit den Entwicklungspartnern, der Technischen Universität München und der Schön Klinik Bad Aibling, mit dem renommierten euRobotics Technology Transfer Award 2021 ausgezeichnet.
Aktuell befassen sich 21 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus sieben Nationen damit, schwerstbetroffene Patienten bei ihrer Genesung zu unterstützen. Vemotion entlastet zudem die Pflege- und Therapiekräfte bei körperlich anstrengender, den Rücken belastender Tätigkeit. Somit wird die Arbeitssicherheit erhöht, und das System hilft nicht allein den Patienten, sondern auch Pflege- und Therapieprofis, indem die körperliche Arbeit durch die stufenlos einstellbare Vertikalisierung von Bett und Patient erleichtert wird. Dadurch können sie sich noch besser auf ihre Schützlinge konzentrieren, die von der robotergestützten Beinbewegungstherapie in einer sicheren Umgebung profitieren, weil sie nicht mehr, wie in der Vergangenheit, zu einem separaten Therapiegerät gebracht werden müssen. (s.u. verwendete Quellen)
Zwei Strukturdämpfer von ACE sind am hinteren Ende des Betts angebracht und dienen dazu, das Absetzen des oberen Rahmens des Betts während der Devertikalisierung des Patienten so weich wie möglich zu gestalten (Bild: Reactive Robotics)
KI-gesteuerte robotische Assistenz
Wird teils noch heute mit Kippbetten und ohne Zuhilfenahme von Elementen zur Patientenmobilisierung gearbeitet, macht Vemotion es möglich, dass Patienten im Bett mit Roboterunterstützung typische Treppensteigbewegungen durchführen. Dadurch werden die Muskel- und Venenpumpen aktiviert, der Rückfluss des Blutes besser stimuliert und die Gefahr eines Kollapses beim Aufstellen der Patienten minimiert. Mit Hilfe von Servomotoren kann das Intensivbett um bis zu 70 Grad vertikalisiert werden. Zudem ist die Robotik mit KI-gestützter Software ausgestattet und wird per Display an der Robotereinheit, über die alle Aktivitäten gesteuert werden, von einer Pflegeperson bedient.
Die Mobilisierung selbst dauert je nach Gesundheits- und Therapiezustand des Patienten ungefähr 20 Minuten, wobei das System zahlreiche Feineinstellungen erlaubt. Hierzu gehören ebenso die genaue Ausrichtung wie auch die Be- und Entlastung der Beine, der Bewegungsumfang der Beine oder der präzise Aufstellungswinkel für jeden Patienten.
Das System speichert diese Parameter der Mobilisierung und hält sie für weitere Behandlungen abrufbereit zur Verfügung. Neben der dafür nötigen Elektronik und Software sowie den genannten Antrieben besteht Vemotion aus insgesamt über 1500 aufeinander abgestimmten Einzelteilen, zu denen auch Strukturdämpfer der ACE Stoßdämpfer GmbH gehören. (s.u. verwendete Quellen)
Die im robotischen Assistenzsystem Vemotion eingesetzten Strukturdämpfer der Tubus-Familie TR zeichnen sich zudem durch weiche Verzögerung und hohe Energieaufnahme aus (Bild: ACE)
Festkörper- und Hydraulikdämpfer im Test
Bereits während der Entwicklungsphase von Vemotion gab es die ersten Kontakte mit ACE, da die Ingenieure für das Absetzen des Therapiebettes optimal dämpfende Komponenten suchten. Wenn dieses zusammen mit dem Patienten nach der Behandlung aus der Vertikalen wieder zurück in die Horizontale zu bewegen war, sollte sich das Absetzen ohne spürbare Stöße und für Patienten wie Pflegekräfte so schonend wie möglich vollziehen.
Dr.-Ing. Hendrik Börner, Project Leader Geriatronics bei der Reactive Robotics GmbH, erinnert sich: „Bei einer Internetrecherche fiel uns das Lösungsspektrum von ACE auf. Zusätzlich gefiel uns die Erreichbarkeit der technischen Berater, die uns schnell sowohl Festkörper- als auch Hydraulikdämpfer als Testmuster zur Verfügung stellten.“
Nachdem die Funktionalitäten der Kleinstoßdämpfer und der Strukturdämpfer in ersten Tests nicht zum System passten, ergab sich für ACE eine zweite Chance: Weil die Konstrukteure einige Parameter geändert hatten, trat Hendrik Börner erneut mit dem Wunsch an ACE heran, bestimmte Dämpfer auf Kompatibilität mit dem System zu testen. Für diese zweite Phase kamen keine Kleinstoßdämpfer mehr in Frage. Stattdessen wurden fünf verschiedene Typen aus dem Strukturdämpfer-Portfolio des Unternehmens gewählt. Unter dem Markennamen Tubus bietet ACE insgesamt mehr als 140 verschiedene Standardtypen, die nach Wunsch axial oder radial dämpfen. Sie nehmen die Energie wahlweise am Hubanfang, am Hubende oder linear auf und sind in kompakter oder langer Bauform leicht per Spezialschrauben in neue oder bestehende Konstruktionen zu integrieren.
„Wir hatten verschiedene Ausführungen der Strukturdämpfer von ACE getestet. Dabei hat sich herausgestellt, dass der TR67-40 sowohl in Bezug auf Größe als auch hinsichtlich der von unserem System generierten Kräfte die beste Lösung für Vemotion darstellt.“
Dr.-Ing. Hendrik Börner, Project Leader Geriatronics, Reactive Robotics GmbH, München
Radiale Dämpfung als Ideallösung
Die dank mitgelieferter Spezialschraube sofort einbaufertigen, wartungsfreien Strukturdämpfer der TR-Baureihe werden radial beansprucht und verzögern lang und weich (Bild: ACE)
Nach Durchführung der Tests kristallisierten sich zwei der von ACE gelieferten radial dämpfenden Typen als am besten geeignet heraus. Hendrik Börner: „Wir waren zuversichtlich, dass beide in unserer Anwendung gut funktionieren würden. Allerdings war bei den Tests die Frage nach ihrer Eignung für Dauerbelastungen aufgekommen. Diese stellte sich, weil die Tubus in unserem robotischen Assistenzsystem den Großteil der Zeit komprimiert werden und sich nur teilweise, maximal 4 Stunden pro Tag, tendenziell sogar weniger, im entlasteten Zustand befinden.“
Nachdem Thorsten Kohnen, der Produktmanager für die Festkörperdämpfer von ACE, unter Verweis auf die Tauglichkeit für Daueranwendungen eine positive Antwort geben konnte, entschied man sich bei Reactive Robotics für ACE und für Strukturdämpfer des Typs TR67-40. Je zwei dieser aus dem langlebigen Material Co-Polyester Elastomer gefertigten Komponenten sind am hinteren Ende des Betts angebracht. Sie bieten eine Energieaufnahme von 23,0 Nm pro Hub sowie einen Hub von maximal 40 mm und dienen nun in jedem System dazu, das Absetzen des oberen Rahmens des Betts, während der Devertikalisierung so weich wie möglich zu gestalten, ganz so wie vom Konstruktionsteam vorgesehen.
Komponenten von ACE für viele Einsatzbereiche
Wenn Tubus von ACE nicht wie in diesem Fall im Dienst an den Patienten die entstehenden Massenkräfte zuverlässig abbauen, fungieren sie als Anschlagdämpfer in Robotersystemen der Industrie, als Hub-Begrenzer in Gabelstaplern und als Notstopp im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau. Die Bereiche der Medizin- und Pflegetechnik beliefert ACE auch mit Klein- und Industriestoßdämpfern sowie mit Industriegasfedern und hydraulischen Bremszylindern, die allesamt auch kurzfristig in Edelstahl erhältlich sind.
Autor: Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist (DFJV), plus2 GmbH, Düsseldorf, im Auftrag der ACE Stoßdämpfer GmbH, Langenfeld
Quelle: ACE Stoßdämpfer
Für den Beitrag verwendete Quellen und Literatur:
- https://www.nks-eic-accelerator.de/erfolgsgeschichte-reactive-robotics-665.php
- https://www.inneo.de/de/anwenderberichte/wie-reactive-robotics-die-medizintechnik-revolutioniert.html
- https://www.elektronikpraxis.de/robotik-unterstuetzt-schwerstkranke-patienten-a-fa1e842fba162a4a91b0c504aa947689/
- https://www.springermedizin.de/robotik-im-krankenhaus/25804928
- https://www.reactive-robotics.com/vemotion/
