Die fühlende Handprothese der
nächsten Generation

VINCENT evolution 2

  • Anatomisches Design
  • Kompakt, leicht, robust
  • Tastsinn (Kraftrückkopplung)
  • Zahlreiche Griffarten
  • Alle Griffe jederzeit wählbar
  • Tablet und App

VINCENTevolution 2, die weltweit erste fühlende Handprothese, vereint einen bisher nicht erreichten Funktionsumfang mit dem geringsten Gewicht und dem kompaktesten Design in der Klasse der bionischen Handprothesen.

Nachdem die VINCENT Systems GmbH 2009 die erste bionische Hand mit 6 Motoren einführte und damit erstmals eine Einzelfingerbewegung mit einem voll beweglichen Daumen kombinieren konnte, ist nun die 2. Generation dieser Handprothese verfügbar.

Kern der Innovation ist die weltweit kleinste und leistungsfähigste Einzelfingerprothese, die mittels Muskelsignale des Prothesenträgers elektronisch gesteuert werden kann. Das modulare Prothesensystem gestattet den Aufbau einer individuell auf seinen Träger zugeschnittenen und anatomisch dem menschlichen Vorbild angenäherten künstlichen Hand.

Die VINCENTevolution 2 ist eine kompakte und biomechanisch optimierte Hand aus einer hochfesten Aluminium Legierung. Sie kombiniert mit 10 bidirektional, motorgetriebenen Bewegungsachsen einen in der Prothetik einmaligen Funktionsumfang in Kombination mit innovativen Steuerungsstrategien. Die Hand gestattet eine aktive Einzelbeweglichkeit der Finger und des Daumens. Die Bogenfedern zwischen den proximalen und distalen Gelenken ermöglichen zudem eine adaptive Grundspannung beim Greifen - in Anlehnung an Muskel und Bänder der menschlichen Hand. Durch den von lateral bis zum Ringfinger opponierbaren Daumen ist diese Hand die derzeit aktiv beweglichste Prothese am Markt, was sie besonders interessant für die Entwicklung neuer Steuerungsstrategien macht.

Die neuartige Prothese vereint einen bisher nicht erreichten Funktionsumfang mit dem geringsten Gewicht und dem kompaktesten Design in dieser Produktklasse. Erstmals werden anatomische Proportionen erreicht. Eine Soft-Shell-Weichteiladaption schafft eine natürliche Haptik ähnlich der menschlichen Haut. Mit der VINCENTevolution 2 gelingt dem Nutzer eine nahezu natürliche Bewegung der Hand. Darüber hinaus ist die VINCENTevolution 2 weltweit erste kommerzielle Handprothese die über einen Tastsinn verfügt, der dem Prothesenträger über eine vibrotaktile Rückmeldung wieder ein Berührungsgefühl von der Fingerspitze der Prothese vermittelt. Die fühlende Prothese soll durch gezielte Stimulation der Rezeptoren am Armstumpf das sensorische Areal der Großhirnrinde anregen und somit positiv auf Phantomschmerzen und Prothesenakzeptanz wirken, aber auch das Greifen von Gegenständen einfacher und sicherer machen.

Auswahl an Griffarten

Steuerung

Die Bewegungsmöglichkeiten einer modernen, kybernetischen, multiartikulierenden Handprothese sind vielfältig. Konventionelle Methoden der myoelektrischen Steuerung aller zur Verfügung stehenden Funktionen der Prothese, gelangen hier schnell an kognitive Grenzen des Prothesenträgers. Um zwischen Griffarten und Greifmuster umzuschalten, behelfen sich aktuell eingesetzte Prothesensteuerungen mit Transpondern, Tastern oder Fernbedienungen. Am Beispiel der Steuerungslogik der VINCENTevolution 2 wird eine Möglichkeit vorgestellt, eine Auswahl von 12 Griffarten, mehr als 20 Handpositionen und beliebige Zwischenstellungen allein mit 2 EMG-Signalen ohne weitere Hilfsmittel und in kürzester Zeit abzubilden. Betrachtet man nur die Endstellungen einzelner Fingergelenke, so würden sich bei 6 Motoren in der Hand allein kombinatorisch 64 unterschiedliche Handstellungen ergeben.

Auch wenn die Anzahl sinnvoll einsetzbarer Griffe weit darunter liegen wird, stellt die direkte und proportionale Ansteuerbarkeit der neuen Handprothesen eine große Herausforderung mit einem ebenso großen Potential dar. Ziel der Entwicklung war es, eine direkte Auswahl einer großen Anzahl von Griffmusterprimitiven zu ermöglichen ohne weitere technische Hilfsmittel einsetzen zu müssen.

Die Griffauswahl sollte keine große kognitive Anforderung an den Prothesenträger stellen. Durch dies feste Anordnung aller zur Verfügung stehenden Griffe im System soll die plastische Prägung des senomotorischen Kortext der Großhirnrinde des Prothesenträgers angeregt werden diese Steuerung intuitiv in das eigene Körperschema zu übernehmen. Die Grundidee des Steuerungsmodells besteht darin, dass sich der Nutzer nur ein einziges Umschaltsignal – den sogenannten Trigger – einprägen muss. Das Triggersignal kann dabei ein beliebig gewähltes Signal oder eine Signalfolge wie Peek oder Double-Peek oder eine Co-Contraction sein. Um eine Auswahl zu ermöglichen wird dieses eine Triggersignal mit dem natürlichen OPEN, CLOSE und Signalpause kombiniert. Aus einer zentralen Handstellung heraus sind die Griffgruppen direkt erreichbar.

Kraftrückkopplung

Um ein Objekt sicher zu greifen und seine Eigenschaften zu erfassen, setzen wir neben dem Visuellen insbesondere den Tastsinn unserer Hände ein. Einem Prothesenträger fehlt diese Sensorinformation von den Fingerspitzen. Zusätzlich ist auch der Tastsinn seines Arm- oder Handstumpfs durch den Prothesenschaft stark eingeschränkt. Die alltagstaugliche Realisierung eines Tastsinns in einer Prothese birgt insbesondere das Problem der Rückmeldung einer Sensorinformation an den Prothesenträger. Unabhängig von der Art des Rückmeldemechanismus stellen sich sowohl die Rezeptoren in der Haut als auch unser Gehirn auf diesen „fremden Reiz“ ein und reagieren mit der Zeit mit Unterdrückung dieser „Störung“, die Rückmeldung kann dann nicht mehr differenziert wahrgenommen werden. Für die serienmäßige Ausstattung des Prothesensystems VINCENTevolution 2 wurde erstmals ein alltagstaugliches Force-Feedbacksystem entwickelt, dass diesen Gewöhnungseffekt deutlich minimiert.

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