Aktiv in die Zukunft schrei­ten — Auf den Spu­ren der welt­weit ers­ten motor­ge­trie­be­nen Beinprothesen

M. Grim­mer
Zur Nach­bil­dung des mensch­li­chen Gan­ges wer­den in der Bein­pro­the­tik zuneh­mend bio­lo­gi­sche Wirk­me­cha­nis­men nach­emp­fun­den. Bis zur Jahr­tau­send­wen­de wur­den vor­nehm­lich pas­si­ve Sys­te­me ent­wor­fen, die elas­ti­sche, stüt­zen­de oder auch dämp­fen­de Eigen­schaf­ten abbil­den kön­nen. Mit der Ein­füh­rung semi­ak­ti­ver Pro­the­sen­kom­po­nen­ten wur­de es zudem mög­lich, mecha­ni­sche Eigen­schaf­ten je nach Bewe­gungs­an­for­de­rung online anzu­pas­sen. Die Ein­bin­dung von Antrie­ben erlaubt nun eine Zufüh­rung von Ener­gie. Es wird an Kon­zep­ten gear­bei­tet, um mit Hil­fe bio­lo­gisch inspi­rier­ter Aktua­to­ren die Gelenk­be­we­gun­gen der Bei­ne nach­zu­ah­men. Mit Hil­fe die­ser Tech­no­lo­gie kön­nen akti­ve Pro­the­sen, aber auch Exo­ske­let­te und Exo­suits zukünf­tig die Mobi­li­tät einer brei­ten Anwen­der­grup­pe verbessern.

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Ent­wick­lung einer akti­ven Orthe­se mit Leis­tungs­ab­ga­be – Erhe­bung von Refe­renz­da­ten, Auf­bau und Test des Pro­to­typs am Probanden

J. Block, S. van Dron­ge­len, R. Müller
Um älte­re Men­schen mit Mus­kel­schwä­che in All­tags­si­tua­tio­nen mit grö­ße­rer Belas­tung, bei­spiels­wei­se beim Trep­pen­stei­gen oder Auf­ste­hen aus dem Sit­zen, zu unter­stüt­zen, wur­de eine akti­ve Orthe­se ent­wi­ckelt. Refe­renz­da­ten der Auf­steh­be­we­gung wur­den zunächst mit gesun­den Pro­ban­den erho­ben. Anhand der Refe­renz­da­ten wur­de der Antrieb für eine akti­ve Orthe­se dimen­sio­niert sowie ein modell­ba­sier­tes Rege­lungs­kon­zept ent­wi­ckelt. Nach Aus­wahl und Auf­bau einer geeig­ne­ten Sen­so­rik wur­den alle Teil­sys­te­me in einem Pro­to­typ imple­men­tiert. Zur Ver­rin­ge­rung der Inkon­gru­enz von orthe­ti­scher und ana­to­mi­scher Knie­ge­lenk­ach­se wur­den zusätz­lich zu einem Schar­nier­ge­lenk drei alter­na­ti­ve Gelenk­me­cha­nis­men kon­stru­iert. Über Scher­kraft­mes­sung an den Orthe­sen­ge­len­ken wur­de die Kon­gru­enz zur ana­to­mi­schen Ach­se beur­teilt. Die bes­te Über­ein­stim­mung zeig­te eine Feder­schlit­ten­kon­struk­ti­on. Mit­tels Bewe­gungs­ana­ly­se und EMG wur­de das Gesamt­sys­tem an einem Pro­ban­den getes­tet. Die Mus­kel­ak­ti­vi­tät des M. quadri­ceps femo­ris zeig­te sich bei Unter­stüt­zung durch die moto­ri­sier­te Orthe­se verringert.

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