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Biomotion Solutions GbR simuliert aktive Menschen

Biomotion Solutions ist ein Spin-off der Uni Tübingen und entwickelt Simulationen des Körpers in Bewegung. Die Kunden des jungen Unternehmens sind ebenso vielfältig wie die Anwendungen und reichen von Automobil- und Sportartikelherstellern bis zu Tier- und Humanmedizinern, Pferdezüchtern und der Polizei.

Dr. Valentin Keppler und Dr. Helmut Mutschler starteten ihr Unternehmen von einer soliden Basis aus: Die beiden Physiker kannten sich von Kindesbeinen an, hatten zusammen das Gymnasium besucht, gemeinsam an der Uni Tübingen studiert und waren beide zur Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hanns Ruder gegangen, der den Tübinger Lehrstuhl für Astrophysik innehatte und sich auch mit Biomechanik befasste. Ruder gab seine Erfahrung auf diesem Gebiet an die Doktoranden weiter, die beide mit Themen aus der Biomechanik promovierten.

Dr. Valentin Keppler © Biomotion Solutions

Nach der Emeritierung Ruders sind Keppler und Mutschler in das Tübinger Institut für Sportwissenschaft „umgezogen". „Schon während des Studiums haben wir gesehen, dass es einen großen Bedarf an Lösungen für biomechanische Fragestellungen gibt, vor allem in den Bereichen Automotive, Werkzeugentwicklung und Medizintechnik", erinnert sich Keppler.

Daraus entstand die Idee, den Bedarf direkt von der Forscherfront aus mit innovativen Dienstleistungen und Produkten zu decken. Mit einem Businessplan zu ihrer Hightech-Gründung bewarben sie sich um Förderung durch das Junge-Innovatoren-Programm des Landes Baden-Württemberg und erhielten 2006 die Zusage. „Prof. Dr. Veit Wank vom Lehrstuhl Sportwissenschaft mit Schwerpunkt Bewegungslehre, Biomechanik und Trainingslehre hat uns in unserer Zeit als ‚Junge Innovatoren' als Mentor unterstützt", sagt Keppler. 2007 starteten sie ihr Unternehmen „Biomotion Solutions GbR", das noch im Laufe des Jahres 2010 in eine GmbH umgewandelt wird. „Die GbR war zunächst einfacher zu gründen, als GmbH haben wir jedoch mehr Möglichkeiten, Investoren mit einzubinden, deshalb die Umfirmierung", erklärt Keppler.

Die menschliche Bewegung wird bis ins Detail digitalisiert

Das TraXXol-System: Erfasste Bewegungsdaten können durch Simulationen mit dem Menschmodell analysiert werden, um die im Körper wirkenden Kräfte und Momente zu berechnen. © Biomotion Solutions

Das erste Produkt, mit dem Biomotion Solutions auf den Markt kam, war das Mess-System TraXXol. Damit lassen sich zuvor mit der Videokamera aufgenommene Bewegungen von Menschen und Tieren hochaufgelöst digitalisieren und in Simulationsgrogramme integrieren. Auf dem deutschen Markt bewährt sich Traxxol bereits, ab Mai 2010 wird es auch international verfügbar sein. In der Human- und Tiermedizin ist es vielseitig einsetzbar, etwa um Bewegungsstörungen zu untersuchen. Manche Krankheiten gehen mit Ataxien, also Koordinationsstörungen von Bewegungsabläufen einher, die mithilfe des neuen Systems detailliert analysiert werden können.

Für Tierhalter sind Bewegungsanalysen auch kommerziell interessant. „Pferdehalter und -Züchter zum Beispiel können damit überprüfen, ob das Gangbild ihres Tieres stimmt. Bei einem hochdotierten Pferd ist es besonders wichtig, frühzeitig zu erkennen, ob es ein Bewegungsproblem bekommt", erklärt Keppler. Eine andere Anwendung kommt aus der zoologischen Forschung: Spinnen-Experten an der Uni Jena testen die TraXXol-Software mit Filmen über schnelle Bewegungen südamerikanischer Jagdspinnen. „Spinnen bewegen sich mit einer Art Hydraulikantrieb. Solche Untersuchungen können zum Beispiel dabei helfen, eines Tages effiziente Roboter zu entwickeln, die eine Art Spinnenbein-Antrieb verwenden", so Keppler. In der Wissenschaft soll das Tübinger Programm in Zukunft die Untersuchung von komplexen Bewegungsabläufen erleichtern.

Den Menschen in seiner Interaktion mit Gegenständen simulieren

Das Muskel-Skelett-Modell der Halswirbelsäule dient zum Beispiel zur Optimierung von Autositzen. © Biomotion Solutions

Das zweite Standbein von Biomotion Solutions sind Simulationen des Menschen in Bewegung und in Interaktion mit Fahrzeugen, Maschinen, Werkzeugen et cetera. Beispiel Automobilsektor: Es gibt hoch entwickelte Simulationssoftware, um die Bewegung von Fahrzeugen zu simulieren, eine der meist verwendeten ist Simpack vom gleichnamigen deutschen Software-Unternehmen. Biomotion Solutions kooperiert eng mit der Simpack AG. „Das simulierte Fahrzeug hat Simpack, den simulierten Menschen dazu liefern wir", fasst Keppler den gegenseitigen Nutzen zusammen. Das Menschmodell der Tübinger Biomechaniker wird in die Simpack-Software integriert und mit ihr zusammen vertrieben.

Die Bewegungs-Simulationen von Biomotion Solutions sind ebenso komplex wie realitätsnah. Damit das gelingen konnte, haben sich die beiden Physiker tief in die Medizin und die Biologie eingearbeitet. „Wir haben wir uns sehr viel Know-how in beiden Bereichen angeeignet. Wir haben zum Beispiel in einem OP hospitiert, um unser medizinisches Verständnis zu vertiefen. Außerdem waren wir beide einige Jahre im Rettungsdienst aktiv, das hat unsere medizinischen Kenntnisse ebenfalls verbessert", sagt Keppler. Das Ergebnis ist eine hohe Genauigkeit der Vorhersagen und Rekonstruktionen, die die Simulationen von Biomotion Solutions liefern. „Unser Job ist es, den Menschen so zu simulieren, dass er sich physikalisch korrekt verhält", sagt Keppler. Davon profitieren zum Beispiel Unfallsimulationen und -Rekonstruktionen, was die Polizei schon zu Kunden gemacht hat und auch für Versicherungen interessant ist.

Mit Simulationen Gefahren und Belastungen minimieren

Auch Zweirad-Hersteller sind höchst interessiert an den Bewegungssimulationen. „Mit einem Dummy kann man gut arbeiten, wenn man ein Auto auf eine Wand fahren lässt, aber man kann einen Dummy nicht einfach aufs Motorrad setzen. Hier ist eine aktive Kontrolle gefragt, und die können wir mit unseren Simulationen liefern“, erklärt Keppler und weiter: „Zweiräder fangen bei hohen Geschwindigkeiten an zu vibrieren. Diese instabilen Modi kann man nur dann richtig verstehen, wenn man das Fahrzeug mit dem Fahrer zusammen betrachtet.“ Um die Geschwindigkeits-Grenzbereiche zu charakterisieren, wurden bislang Testfahrer eingesetzt – bei allen Sicherheitsvorkehrungen kein leichter Job. Jetzt kann die Computersimulation einen großen Teil der Testfahrten ersetzen.

Nicht immer geht es um den ganzen Menschen: Simulationen zur Entstehung von Schleudertraumata zum Beispiel sind für Fahrzeughersteller ebenso interessant wie für Orthopäden. „Die Verletzungsmechanismen sind immer noch nicht vollständig aufgeklärt. Wir hoffen, mit unseren Simulationen hier einen Beitrag zu leisten und außerdem Herstellern die Optimierung von Fahrzeugsitzen zu erleichtern“, sagt Keppler. Auch die Interaktion zwischen Gliedmaßen und Werkzeug beziehungsweise Sportgerät wird von den Tübingern simuliert. Sportartikelhersteller sind zum Beispiel daran interessiert, genaue Vibrationsanalysen zu erhalten, um ihre Sport-Schläger zu optimieren.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/biomotion-solutions-gbr-simuliert-aktive-menschen