设计稳定性矫形器的技术支点

当 IJsbrand de Lange还在代尔夫特理工大学攻读机械工程专业时，他第一次回忆起自己看到 Michael J Fox 宣传帕金森病的视频时的情景。IJsbrand注意到了这些患者因手抖而产生的挣扎。他并不是对疾病本身感兴趣，而是对颤抖的机理更感兴趣。他认为这是一种机械缺陷，而不是生理症状。作为一名机械工程师，正是这种对技术的痴迷激发了他开始寻找解决方案。

这些颤抖或震颤通常与帕金森病或特发性震颤有关，是一个临床难题，至今尚未得到解决。全世界有数百万人每天都在与这种震颤作斗争，他们在吃、喝和书写方面会出现问题。目前的治疗方法(如药物治疗或脑部手术)都有其固有的风险，而且未必适合每个患者的需求。

STIL是一家位于荷兰的初创企业，它的使命是通过有助于抑制震颤的矫形器帮助患者获得稳定，重新正常生活。“我们估计，大约有 3000 万 [患者]需要新的震颤治疗方法。其中大多数人都在寻找一种易于使用且行之有效的解决方案。这正是我们要提供的服务。”STIL 首席执行官兼创始人 IJsbrand 解释道。

STIL 防震颤矫形器

STIL开发了一种防震颤装置。简而言之，该装置将手与上臂连接起来，将“摇晃力”重新导向稳定点。矫形器上增加了几个关节，用于模拟前臂关节。这些关节中集成了专门的阻尼器，可以更好地抵御快速、高频率的运动(如震颤)，但允许缓慢运动，因此患者仍可自主运动。

该装置的设计非常方便，而且易于使用。除了首次调整外，患者还可以迅速穿戴上这个轻便的装置，并立即看到它带来的好处。矫形器不涉及软件或电子设备，是一种纯机械装置。

高科技的陷阱

然而，矫形器并不总是像如今这样的机械装置。IJsbrand最初的构想是利用降噪原理来抵消抖动。虽然这具有挑战性，但在他的硕士论文中被证明在技术上可行。

该团队创建了一个模型，将手部的振动纳入其中，然后将其转化为一种可以抵消振动的机制。这些模型是用与 Speedgoat 硬件相关联的 Simulink 工具设计的，创建了一个用于实时抑制振动的控制系统。

第一代矫形器正在接受健康受试者的测试。震颤是通过肌肉电刺激模拟出来的。具体任务是在基线状态(黑色，无刺激)、震颤模拟状态(红色，仅肌肉刺激)和震颤抑制状态(绿色，肌肉刺激+ 主动震颤抑制)下画一条直线。

该团队成功地展示了其降噪概念，创造出一种功能性装置，可有效抑制健康受试者和实际患者的模拟震颤。然而，在试验过程中，患者的反馈包括：该装置非常笨重，而且不实用，因为它需要一个电池包，必须定期充电。此外，该装置的组件价格昂贵，许多患者在经济上无法承受。

于是，IJsbrand不得不后退一步，并牢记最终目标。“归根结底，我们的重点不应该仅仅是实现最大程度的振幅减弱，而是要恢复患者毫无困难地完成日常活动的能力。在追求技术挑战的道路上，我们的第一代装置超越了提供方便易用的解决方案的目标。”

关键阶段

2021 年，该团队决定改变方向。IJsbrand回忆说，“虽然有点艰难，但这是个正确的决定。回想第一代产品，它非常精美，堪称机电艺术品，但并不是患者想要的。”

于是 STIL进入了关键阶段。作为一家公司，无论是初创企业还是成熟企业，最终用户的反馈意见都是不可或缺的。团队从零开始，利用学到的知识，着手设计一种简单、有效的装置以满足客户的需求。

只用了两年多一点的时间，他们就完成了设计，进行了必要的临床试验并获得了监管部门的批准，将产品投放市场。这比上一次花了整整3 年时间才完成工作原型要快得多。

合作同行

作为一家初创企业，自然会遇到各种挑战 - 预算有限、资源有限、时间有限。作为 YES!Delft 加速器计划的成员，STIL 在市场化的道路上获得了一些额外的支持。作为 MathWorks加速器计划的合作伙伴，初创企业成员可以免费获得软件和工程支持，帮助他们克服一些常见的挑战。

“虽然我们坚信自己走在正确的道路上，但实践才是检验真理的唯一标准。我们原先开发的产品非常复杂，涉及软件、硬件和电子设备。可能一下子出现一大堆问题，这使得故障排除成为一场噩梦。事实证明，我们必须有合适的工具来快速验证工作原理，或者在我们的案例中否证工作原理。如果没有Simulink，我们可能会因误入歧途而花费更多的时间，使公司陷入困境。”IJsbrand 说。他解释了 MATLAB 和 Simulink如何成为他们早期开发的重要工具。“此计划在我们创业初期确实帮了我们大忙，这也是我们至今仍在使用 MATLAB 的原因。”

惠及数百万患者

STIL 最近向荷兰市场推出了 STIL 矫形器。仅在荷兰，就有2000 多人在等待使用，这不仅突显了问题所在，也表明了对这一解决方案的需求。

目前，该团队正准备扩大规模，将其推广到全球。IJsbrand最后说道，“我们的使命就是惠及数百万患者，让他们终于又可以舒舒服服地喝上一杯茶，而不会让茶水溢出或感到尴尬。”