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Fraunhofer IST Messadapter für Beinprothesen misst auftretende Kräfte über einen Tag

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für Patienten mit einer Beinprothese ist es wichtig, dass die Prothese gut eingestellt und das Gangbild harmonisch ist. Forscher des Fraunhofer IST haben einen Adapter mit acht Messbrücken entwickelt, der die auftretenden Kräfte misst und Messdaten über einen Tag hinaus aufzeichnen kann.

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Das Messsystem im Einsatz
Das Messsystem im Einsatz
( Foto: Otto Bock HealthCare )

Forscher am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig haben in Zusammenarbeit mit der Otto Bock HealthCare einen speziellen Messadapter entwickelt, der am Fußgelenk oder oberhalb des Knies sitzt und 4 cm × 4 cm × 3 cm misst. Der Adapter nimmt die auftretenden Kräfte in drei Raumrichtungen und drei Momente auf.

Daten über einen Tag hinaus aufzeichnen

Ein Miniatur-Datenlogger in der Nähe des Sensors liest die Daten aus und speichert sie. „Mit dem Adapter ist es erstmals möglich, über einen Tag hinaus kontinuierlich zu erfassen, wie die Beinprothese bei unterschiedlichen Alltagsaktivitäten belastet wird“, sagt Dr. Ralf Bandorf, Gruppenleiter am IST. Der Adapter verfügt über acht Messbrücken mit jeweils vier Dehnungsmessstreifen. Diese bestehen aus einer gesputterten Isolierschicht und einer darüberliegenden Metallschicht.

Beim Laufen dehnt sich diese Schicht abhängig von der Art der Bewegung aus, dadurch ändert sich der elektrische Widerstand der Metallschicht. Die 32 Messstreifen sind an unterschiedlichen Stellen und in verschiedenen Richtungen angebracht: So verraten die Daten genau, wie die Prothese belastet wird.

Messstreifen sind unempfindlich gegen Feuchte

Dehnungsmessstreifen, wie sie in der Sensorik eingesetzt werden, bestehen aus aufgeklebten Folien. Die Schichten, die direkt auf die Oberfläche gesputtert werden, lassen sich auch auf den komplex geformten Geometrien des Adapters anbringen was bei Folien schwierig ist. Zudem sind sie unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und benötigen keinen Kleber.

„Die Herausforderung lag vor allem darin, eine passende Geometrie für den Adapter zu entwickeln“, sagt Dr. Ralf Bandorf. Dieser darf einerseits nicht zu groß sein, da der Bauraum der Prothese begrenzt ist. Andererseits muss er genügend Raum bieten, um die Messstreifen unterzubringen.

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