F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R P R O D U K T I O N S T E C H N I K U N D A U T O M AT I S I E R U N G I PA AKTIV ANGETRIEBENE KNIEPROTHESE Die häufigste Ursache für Amputationen in anzupassen. Durch eine aktiv angetriebene Europa sind Gefäßerkrankungen, wie sie Kinematik soll diese Prothese die Energie zum Beispiel bei Diabetes auftreten können. effizienz beim Gehen verbessern. Gleich Ein Großteil hiervon sind Amputationen der zeitig muss die Prothese den Abmaßen des Fraunhofer-Institut für Produktions- unteren Extremitäten. Die Amputation stellt anatomischen Vorbilds entsprechen und technik und Automatisierung IPA eine Einschränkung der Mobilität dar und darf dabei das Gewicht des natürlichen führt dadurch zwangsläufig zu einer Minde- Beins nicht überschreiten. Des Weiteren Nobelstraße 12 rung der Lebensqualität. Bei der Versorgung muss eine ausreichende Energieversorgung 70569 Stuttgart der Amputierten mit Prothesen wird nach für einen Betrieb von mindestens vier aktuellem Stand der Technik in den meisten Stunden sichergestellt werden. Hierfür Ansprechpartner Fällen auf passive Prothesensysteme zurück bedarf es genauer anatomischer sowie Dr. med. Urs Schneider gegriffen. Diese haben den Nachteil, dass technischer Kenntnisse in den Bereichen Telefon +49 711 970-3630 der Träger beim Gehen einen erheblichen Konstruktion, Antriebstechnik, Regelungs [email protected] energetischen Mehraufwand im Vergleich technik, Sensorik und Informatik. zu gesunden Menschen hinnehmen muss, www.ipa.fraunhofer.de da die Prothese über keine aktiv unterstüt zenden Elemente verfügt. Geringes Gewicht, hohe Stabilität In mehreren Evaluationsschritten wurde Aktive Prothesen eine kinematische Lösung, basierend auf einem zum Patent eingereichten Getriebe © F r a u n h of e r I PA Das Fraunhofer IPA entwickelt mit Partnern system zur Kraft-, Momenten- und Dreh eine preiswerte Knieprothese, die in der zahlübertragung erarbeitet. Es eignet sich Lage ist, sich über geeignete Sensorik und in Verbindung mit dem leistungsfähigen Steuerung dem Gangmuster des Patienten Servomotor sowohl zur dynamischen Kraft- 300/388 0 4 . 2012 /10 . 2015 Partner aufnahme als auch zur Drehzahlübertragung wie sie beim Gehen am gesunden Knie in Echtzeit. Bei der Entwicklung des Ge- auftreten. Die Konzeption des Getriebes häuses wurde besonderer Wert auf eine mit seinem modularen Aufbau erlaubt Die aktiv angetriebene Knieprothese kostengünstige Produzierbarkeit bei gleich- eine kostengünstige Konstruktion. Durch entsteht in Kooperation mit zeitig niedrigem Gewicht und hoher Stabi- die Modularität können weitere Modifika • CONTAG GmbH lität gelegt. Das Gehäuse ist mittels Kraft tionen am Aufbau vorgenommen werden. •Universität Stuttgart (IEW, Institut für flussanalyse ausgelegt worden. Durch die So können beispielsweise verschiedene elektrische Energiewandlung; ISW, Verwendung einer speziellen Verbundwerk Antriebsauslegungen für verschiedene Institut für Steuerungstechnik der stoff-Kombination führte zu einer relativ Nutzergruppen realisiert werden. Mit der Werkzeugmaschinen und Fertigungs- leichten Konstruktion einerseits und einer integrierten Sensorik ist die Prothese in der einrichtungen) hohen Stabilität andererseits. Lage, alle relevanten Informationen über • ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH den Status der Bewegung zu sammeln • KAG, Kählig Antriebstechnik GmbH Eine weitere Herausforderung stellt die Be- und die Winkelstellung dementsprechend • VMR OHG wegungs- und Situationserkennung dar. Um anzupassen. sich dem Patienten anpassen zu können, muss das System den jeweiligen Bewegungszustand sensorisch in Echtzeit detektieren Angepasste Antriebslösungen für können. Hierbei wurden Trägheitssensoren, Prothesen und Orthesen basierend auf MEMS-Technologie (MikroElektro-Mechanische Systeme) verwendet. Die Abteilun g Orthopädie und Bewegungssysteme entwickelt angepasste Antriebs lösungen für Prothesen und Orthesen. Die Kostengünstige Konstruktion mit Auslegung erfolgt durch ein interdisziplinä modularem Aufbau res Team mit Kompetenzen im Bereich der Antriebssystemmodellierung, Antriebsaus Die aktiv angetriebene Knieprothese ist in legung, Konstruktion und Sensortechnik. der Lage, hohe Winkelgeschwindigkeiten Zusätzlich wird durch die enge Kooperation von bis zu 350 °/s und ein Drehmoment mit Patientenverbänden und einem ausge von bis zu 60 Nm an der Knieachse aktiv prägten Firmennetzwerk die kundenorien aufzubringen. Dies entspricht den Werten, tierte Entwicklung gewährleistet.
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