Met moderne sensor- en aandrijftechniek kan tegenwoordig de functie van een prothese sterk worden verbeterd. Tot de meest ontwikkelde prothesen behoren de kunstarmen en –benen. De door Otto Bock ontwikkelde en microprocessor gestuurde DynamicArm bootst het natuurlijke bewegingspatroon van een boven- en onderarm na. Dit wordt mogelijk door een nieuwe varioaandrijving en myoelektrische elektroden: ze meten en versterken de bij iedere spiercontractie ontstane geringe elektrische spanningen, die als stuursignaal voor de prothesen worden gebruikt.
Moderne prothesen moeten licht en belastbaar zijn, functioneel en zelf energieverzorgend, zodat ze onopvallend dagelijkse activiteiten ondersteunen. Sinds prothesen door de integratie van sensor- en aandrijftechniek nauwkeurig en eenvoudig kunnen worden aangestuurd door de patiënt zelf, bestaat de uitdaging erin snelle, stille, sterke en robuuste aandrijfelementen te integreren. Deze moeten de beweging van de prothese continu en zelfstandig aanpassen aan de stuursignalen van de patiënt, de bewegingsituatie en de omgeving.
DynamicArm is volgens de fabrikant het eerste elektronisch gestuurde elektro-ellebooggewricht ter wereld met traploze aandrijving. De ‘Varioaandrijving’ benadert de natuurlijke beweging het meest. De ontwikkeling van de DynamicArm is gebaseerd op het principe van orthobionica (een woordcombinatie uit orthopedie en bionisch).
Naar een natuurlijk voorbeeld werden de functies van spieren, zenuwen, en gewrichten door prothesen met sensoren, motoren en aandrijvingen nagebouwd en actief aangestuurd. De DynamicArm reageert als het menselijk spierstelsel automatisch op verschillende belastingen en tegelijkertijd ook op de spiersignalen van de patiënt. De myo-elektronica speelt daarbij een doorslaggevende rol. Door deze technologie werd het de gebruiker mogelijk, bewegingen van de prothese precies te sturen.
Probleemstelling
Tot nog toe zaten patiënten met een enkele of dubbele bovenarm amputatie met de gebruikelijke elektrische ellebooggewrichten snel aan de technische grenzen van de techniek.Voor geoefende patiënten was vaak de kracht of de snelheid van het gewricht ontoereikend. Door de vaste vertraging werkten de bewegingen van de kunstarm schokkend, robotachtig en daardoor onnatuurlijk.
Vanuit deze achtergrond werkte een interdisciplinair team van ontwikkelingsingenieurs van de Fraunhofer-Allianz Adaptronik, orthopedische technici en therapeuten samen met patiënten aan het gebruikersprofiel voor de DynamicArm. In het bijzonder gold dat de mogelijkheden van moderne aandrijf- en sensortechniek volledig werden benut en tegenstrijdige doelstellingen als gering gewicht, grote kracht en hoge belastbaarheid werden samengebracht. Een verdere uitdaging was de sterke verkleining van de elektronica en aandrijving met behoud van het gewenste hoge prestatieniveau van het hele systeem.
Het resultaat is de DynamicArm, een elektrisch aangedreven en door een microprocessor gestuurd ellebooggewricht met nieuwe Varioaandrijving. Hij is, in vergelijking tot andere elektrische ellebooggewrichten meer dan dubbel zo snel bij het positioneren. Er kunnen lasten tot 6 kg actief worden verplaatst en dit bij vergelijkbare massa als van bestaande modellen. Bij dezelfde snelheid en belasting is de DynamicArm aanmerkelijk stiller. Door de traploze varioaandrijving verlopen bewegingen natuurlijker en harmonischer. De DynamicArm werkt bijzonder stil en in de onbelaste fase nagenoeg geruisloos. Deze technologie is ingebouwd in een anatomisch natuurlijk werkende elleboog- onderarm- constructie.
