Mehr Komfort und Gesundheit Rollstuhl lässt sich per Rückenlehne steuern

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Traditionelle Rollstühle erfordern zum Lenken ständige Bremsvorgänge und den Einsatz beider Hände – das kostet viel Kraft und beansprucht die Gelenke. Zwei Forscher aus dem Labor für Bewegungsbiomechanik der ETH Zürich fanden, dass es auch einfacher gehen muss, und entwickelten einen Rollstuhl mit einer flexiblen Rückenlehne für mehr Effizienz und Komfort.

Reto Togni und Stefan Villiger, beide wissenschaftliche Mitarbeiter im Labor für Bewegungsbiomechanik der ETH Zürich haben einen Rollstuhl mit einer beweglichen Rückenlehne entwickelt. Diese ist direkt mit den Vorderrädern verbunden und steuert so das ganze Gefährt. Das geschieht alles rein mechanisch: Lehnt sich der Nutzer nach rechts, fährt der Rollstuhl nach rechts, bei einer Neigung nach links fährt er nach links. „Das spart viel Energie und macht Bremsen auf Trottoirs und in Kurven unnötig“, sagt Togni.

Wie viel weniger Kraft das Steuern per Rückenlehne braucht, zeigen die Tests in der Tiefgarage auf dem Campus Hönggerberg, die Togni im Rahmen seiner Doktorarbeit an der ETH Zürich durchführte. Dazu fuhren 29 Probanden sechsmal hintereinander einen Parcours: eine Gerade mit einer seitlichen Neigung von fünf Grad, 180-Grad-Kurven und eine Slalomstrecke. Die Testpersonen fuhren zuerst mit einem herkömmlichen Rollstuhl, dann mit dem Prototyp mit der beweglichen Rückenlehne. Bei beiden Modellen zeichneten Sensoren in den großen Antriebsrädern auf, wie viel Kraft die Probanden beim Steuern und Fahren brauchen.

„Bereits beim ersten Durchgang war klar, dass die Steuerung per Rückenlehne die Testpersonen viel weniger Kraft braucht“, sagt Togni. Mitentwickler Villiger fuhr selbst mit und bestätigt: „In der geneigten Gerade musste ich mit dem Prototypen nicht einmal mit der Hand korrigieren. Und auch in der Kurve war das Vorwärtskommen viel müheloser. Beim herkömmlichen Rollstuhl war ich immer am Bremsen und gleichzeitig am Angeben.“

Obwohl die Probanden fürs Vorankommen mit lehnengesteuerten Rollstühlen weniger Energie aufwenden mussten, waren sie schneller unterwegs als Probanden in herkömmlichen Rollstühlen. Dies erstaunte selbst die Forscher: „Normalerweise braucht man mehr Energie, je schneller man sich fortbewegt“, sagt Togni.

Lehnensteuerung bietet gesundheitliche Vorteile

Die Steuerung per Rückenlehne reduziert nicht nur den Kraftaufwand, sondern schont auch Schultern, Arme und Hände von Rollstuhlfahrern. Es gebe, so die beiden Forscher, aber weitere gesundheitliche Vorteile: Die sanften Rumpfbewegungen, die es zum Steuern braucht, dürften die Durchblutung anregen und können gegen Rückenschmerzen und Verdauungsbeschwerden helfen. Zudem entlastet die Gewichtsverlagerung das Gesäß und könnte helfen, Druckstellen vorzubeugen. Ein anderer Vorteil ist, dass man einhändig fahren kann und die zweite Hand frei hat, um Gegenstände von einem Ort zum anderen zu transportieren.

Die neuartige Steuerung hat aber auch einen Nachteil: Das Drehen am Ort und das Bewegen auf kleinem Raum sind nicht so einfach wie mit einem herkömmlichen Rollstuhl. Deshalb hat der Prototyp an der Seite einen Hebel, über den die Lehnensteuerung ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Rollstuhl lässt sich dann wie gewohnt über die großen Antriebsräder lenken.

Inspiriert von einem Skateboard

Auf die Idee für die Lehnenlenkung kam Togni 2017 während seines Masterstudiums in Innovation Design Engineering. „Ich sprach mit einigen Menschen mit Behinderungen über ihre Hilfsmittel und hörte den Wunsch nach besser funktionierenden, analogen Geräten“, erzählt Togni. Eine Frau habe beispielsweise erwähnt, wie schön es wäre, wenn sie sich als Rollstuhlfahrerin zurücklehnen und die Fahrt genießen könnte. Jemand anderer habe erzählt, wie frustrierend es sei, von einem Skateboarder überholt zu werden. „Die Steuerung durch Gewichtsverlagerung müsste auch bei einem Rollstuhl möglich sein“, dachte Togni und begann zu tüfteln.

Seinen ersten Prototyp baute Togni im Jahr 2017 während seines Masterstudiums. Anschließend entwickelte er seine Technologie in seinem Doktorat im Labor für Bewegungsbiomechanik an der ETH Zürich weiter. In Laborstudien legte er dar, wie sich seine Lenkung aus biomechanischer Sicht verhält und für wen sie geeignet ist.

Stefan Villiger studierte Maschinenbau an der ETH Zürich und erfuhr von dem Projekt bei einer internen Präsentation. „Ich war fasziniert von der einfachen und doch sehr eleganten Lösung“, erinnert er sich. Für seine Masterarbeit meldetet er sich bei Togni. Gemeinsam haben sie inzwischen mehrere Prototypen entwickelt.

Unterstützt durch ein ETH Pioneer Fellowship haben die beiden ETH-Mitarbeiter nun Zeit, ihre Technologie zu optimieren und auf den Markt zu bringen. Dazu werden sie demnächst das Start-up Versive gründen.

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Implementierung erschwert

Die Lenktechnologie ist weit fortgeschritten und funktioniert. Auch das Patent ist gesichert. Die Herausforderung ist nun, ganze Rollstühle herzustellen und zu vertreiben. Die Schwierigkeit liegt aber weniger an den Bestandteilen, denn bei diesen handle es sich um einfache, günstige Teile, die man z. B. auch für Fahrräder braucht. Die Herausforderung ist die Anpassung an einzelne Nutzer. „Wenn die Invalidenversicherung einen Rollstuhl finanzieren soll, muss man sicherstellen, dass er sich dem Nutzer hochgradig individuell anpassen lässt“, sagt Togni. „Ein Mittelklasse-Rollstuhl lässt sich auf Hunderttausende verschiedene Arten zusammenstellen. Deshalb ist allein der Ersatzteilkatalog eines Rollstuhlherstellers über 100 Seiten dick.“ Und Villiger fügt an: „Wir müssen herausfinden, wie wir die Anpassung der Rollstühle möglichst effizient und dennoch äußerst individuell machen können.“

Bevor sie ihr Produkt auf den Markt bringen können, müssen sie mit Versicherungen grundlegende Fragen klären. „Zurzeit können wir nur Rollstühle für Selbstzahler herstellen“, sagt Togni. Die beiden ETH-Mitarbeiter hatten sich auch überlegt, ihre Rückenlehne-Technologie als Zubehör für andere Hersteller anzubieten. Doch das ist zu kompliziert. „Für die Einführung eines neuen Zubehörteils braucht es für jeden einzelnen Rollstuhlhersteller eine eigene Kompatibilitätsbescheinigung“, erklärt Togni.

Markteintritt für 2027 geplant

Bis Mitte 2027 möchten Togni und Villiger mit ihren Rollstühlen auf dem Schweizer Markt sein und von den Versicherungen anerkannt sein. Zurzeit sind sie daran, sich Geld zu beschaffen. In einem nächsten Schritt möchten sie ihr Team vergrößern. Längerfristig sucht das Start-up Zugang zu Kliniken und eine Person, die die Rollstühle individuell an die Nutzer anpassen kann und die sich mit Regularien, Tests und Rückerstattungen auskennt.

Von der Skepsis, die den beiden aus der Branche entgegen schwappt, lassen sie sich nicht entmutigen. „Wir haben Zahlen, die belegen, dass unsere Lösung um ein Vielfaches effizienter ist. Und wir haben genug Testpersonen, die sagen, dass sie die Steuerung per Rückenlehne bevorzugen“ sagt Togni.

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