Das Start-up NISI (HK) Limited entwickelt derzeit einen kleinen Operationsroboter, der über natürliche Körperöffnungen eingeführt wird und sich erst im Bauchinnern entfaltet. Die Ingenieure belasten die Komponenten dafür bis an ihre Grenzen und darüber hinaus.
In der Medtech-Welt sind derzeit viele erstaunliche Entwicklungen zu beobachten. Auch die Welt der Operationsroboter könnte bald auf den Kopf gestellt werden. Denn im Sommer 2018 verkündete das in Hongkong ansässige Start-up NISI, dass es eine Serie von gynäkologischen Operationen in lebenden Schweinen durchgeführt habe. Das klingt im ersten Moment nicht aussergewöhnlich. Ist es aber. Denn die Chirurgen verwendeten für diese Eingriffe einen kleinen Operationsroboter, den sie rektal eingeführt hatten. Eine medizinische Weltpremiere, so das Unternehmen.
NISI ist 2012 gegründet worden und arbeitet unter anderem mit den Universitäten von Hongkong und Cambridge zusammen, um ein Robotiksystem zu entwickeln, das komplexe minimalinvasive Eingriffe im Bauch- und Beckenbereich ermöglicht, ohne sichtbare Narben zu hinterlassen. «Wir wollen der weltweit führende Experte in nichtinvasiver Robotertechnologie werden», so Dr. Corinna Ockenfeld von NISI. Die erfolgreichen Eingriffe im Sommer 2018 haben das Medtech-Start-up beflügelt. Bis 2021 möchte man erste Operationen bei Menschen durchführen.
Die Idee hinter dem NISI-Chirurgiesystem sieht wie folgt aus: Der Operationsroboter wird über eine natürliche Körperöffnung eingeführt, meistens durch den After oder die Vagina. Auf diese Weise ist nur ein kleiner Schnitt im Innern des Körpers notwendig, um mehrere robotische Instrumente in den Bauchbereich einzuführen – wohingegen bei bisherigen Systemen mehrere Einschnitte benötigt werden für jeweils ein einzelnes Instrument. Die Vorteile der neuen Technologie: weniger Blutverlust während der Operation, weniger Wundkomplikationen, kürzere Genesungszeit für den Patienten und keine sichtbaren Narben.
Der NISI-Operationsroboter wurde im Sommer 2018 bereits erfolgreich bei Tieren eingesetzt.
Der Roboter selbst verfügt über zwei kleine Arme, die sich im Innern des Körpers entfalten und von einem Chirurgen via Konsole gesteuert werden. Die zwei Roboterarme werden mit Mikromotoren von maxon angetrieben und verfügen über bis zu zehn Freiheitsgrade. Das System ist zudem mit hochauflösenden 2-D- und 3-D-Kameras ausgestattet und liefert ein haptisches Feedback an den Operateur, damit dieser fühlt, was am anderen Ende passiert, und dadurch mit höchster Präzision arbeiten kann.
Um Operationsroboter auf ein neues technisches Level zu heben, bedarf es mehr als hervorragender Techniker und Ingenieure. Auch Qualitätskomponenten sind ein Schlüsselelement. NISI testet deshalb verschiedene Konzepte und Kombinationen von Komponenten. «Wir haben vor, die technischen Grenzen der Medizin und Robotik zu verschieben», so Dr. Corinna Ockenfeld. Bezüglich der Motoren heisst das: kleinste Baugrösse bei höchster Leistungsdichte. «Wir arbeiten eng mit maxon zusammen, tauschen uns wöchentlich aus und schätzen die Unterstützung, die wir in den letzten Jahren erhalten haben. Die Zusammenarbeit ist sehr produktiv und für beide Seiten äusserst wertvoll.»
In den Prototypen des Operationsroboters kommen bisher verschiedene bürstenlose DC-Motoren der EC-Reihe zum Einsatz – mit Durchmessern von 4 bis 8 Millimetern. Zudem passende Planetengetriebe. Beide Partner treiben die Präzisionsantriebe an ihre Limiten und betreiben sie teilweise über den nominalen Vorgaben. Allerdings werden die BLDC-Motoren auch spezifisch massgeschneidert. Sie erfordern eine hohe Leistungsdichte, müssen strengste Qualitätsstandards erfüllen, gegenüber Körperflüssigkeiten abgedichtet und künftig auch biokompatibel sein.
Nun geht es darum, das gesamte System weiter zu verkleinern, die Motoren noch dynamischer zu machen und den Arbeitsbereich des Roboters zu vergrössern. «Wir kümmern uns um jedes kleinste Detail und gehen die technischen Probleme mit innovativen Lösungsansätzen an», sagt Dr. Corinna Ockenfeld. NISI nähert sich Schritt für Schritt der Vision, dass nichtinvasive operative Eingriffe ohne Narben eine Selbstverständlichkeit in der Medizin werden. 
Mehr Berichte über Medizintechnik auf dem maxon Corporate Blog: www.drive.tech
maxon - der Schweizer Spezialist für Qualitätsantriebe Die Firma maxon entwickelt und baut bürstenbehaftete und bürstenlose DC-Motoren. Die Produktepalette umfasst zudem Getriebe, Encoder, Steuerungen sowie komplette mechatronische Systeme. maxon Antriebe werden überall eingesetzt, wo besonders hohe Anforderungen gestellt werden: etwa in den NASA-Rovern auf dem Mars, in chirurgischen Handgeräten, Humanoiden Robotern und präzisen Industrieanlagen. Um in diesem anspruchsvollen Markt vorne zu bleiben, investiert das Unternehmen einen grossen Teil des Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Weltweit beschäftigt maxon rund 3000 Mitarbeitende an neun Produktionsstandorten und ist in über 30 Ländern mit Vertriebsgesellschaften präsent.
Unser Kundenversprechen Kundenspezifische Antriebssysteme, kompromisslose Qualität, wegweisende Innovation. In enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickeln wir innovative mechatronische Antriebssysteme zu wettbewerbsorientierten Preisen. Unsere Schweizer Herkunft verpflichtet uns dabei stets zu kompromissloser Qualität. Wir sind erst zufrieden, wenn wir die perfekte Antriebslösung für jede Anwendung gefunden haben.
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