Einsatz von Sensortechnologie für prothetische Entwicklungen

Wir erleben den Beginn einer neuen Ära im Design und in der Funktionalität von Prothesen. Fortschritte wie der 3D-Druck, KI-gesteuerte Prothesen und fortschrittliche neuronale Schnittstellen verändern die Möglichkeiten für Amputierte. Diese Innovationen ermöglichen die Herstellung hochgradig individueller Geräte, die besser passen, mehr Komfort bieten und eine intuitive Benutzererfahrung ermöglichen.

Die Sensortechnologie unterstützt viele medizinische Geräte und Verbesserungen im Gesundheitswesen. Schnittstellensensoren werden bei der Entwicklung, dem Design und dem Testen moderner Prothesen eingesetzt, was zu einem natürlicheren und intuitiveren Benutzererlebnis führt. Durch die genaue Messung von Gewicht, Kräften und Drehmoment liefern diese Sensoren wichtiges Echtzeit-Feedback.

Ein wichtiger Aspekt dieser Fortschritte ist die Genauigkeit der Daten von Messsensoren. Sie können bei der Entwicklung und Erfindung von Produkten eingesetzt werden und ermöglichen eine individuelle Anpassung an den Benutzer. So können beispielsweise Miniatur-Kraftmessdosen in einem Test für eine Handprothese die Stärke der ausgeübten Kraft erkennen und so verhindern, dass Gegenstände abrutschen oder zerquetscht werden.

Die Integration kleiner Sensoren, wie z. B. Lastknopf-Wägezellen oder unser SuperSC, der die Größe einer Vierteldollarmünze hat, kann dabei helfen, zu testen, wie sich Prothesen dynamisch an die Bewegungen des Benutzers und die Umgebungsbedingungen anpassen können. Kraftmesszellen, die in Beinprothesen verwendet werden, können den Widerstand und die Flexibilität beim Übergang von einer glatten Oberfläche zu unebenem Gelände messen, um die Stabilität zu gewährleisten und den Kraftaufwand für den Benutzer zu verringern.

Ein medizinisches Forschungsunternehmen von Interface wollte herausfinden, wie ein Prothesenfuß reagiert, wenn er in verschiedenen Stellungen belastet wird. Die 3-Achsen-Kraftmessdose 3A120 von Interface wurde zwischen dem Beinschaft und dem Prothesenfuß installiert. Die 3A120 wurde dann an den Mehrkanal-Brückenverstärker BSC4D und das PC-Schnittstellenmodul angeschlossen. Die Daten wurden für die X-, Y- und Z-Achse aufgezeichnet. Der Kunde war in der Lage, die Ergebnisse zu überprüfen und vorzeitige Flachstellen und tote Punkte während der Benutzung des Fußes zu identifizieren. Er kann nun Verbesserungen an der Konstruktion vornehmen.

Ein weiterer wichtiger Fortschritt ist die Unterstützung von Therapeuten bei der Verfeinerung von Patientenbewegungen und der Optimierung von Rehabilitationsplänen durch sensorgestützte Prothetik. Darüber hinaus werden Geräteverbesserungen unterstützt und eine Fernüberwachung des Fortschritts ermöglicht, wodurch eine personalisierte und anpassungsfähige Therapie gefördert wird. Drahtlose Datenerfassungssysteme rationalisieren die Testaufbauten und ermöglichen eine Echtzeitüberwachung während der Rehabilitation.

Spezifische Anwendungen von Test und Messung in der Prothetik

Präzise Kraft- und Drehmomentmessungen sind in jeder Phase des Lebenszyklus einer Prothese von grundlegender Bedeutung, von der anfänglichen Forschung und Entwicklung bis zum täglichen Gebrauch. Hier sind einige Anwendungsbeispiele.

Die Steuerung der Griffkraft mit Hilfe von in die Prothesenhände integrierten Miniatur-Kraftmessdosen ermöglicht eine präzise Kontrolle der Griffkraft, so dass die Benutzer empfindliche Gegenstände ohne Beschädigung handhaben und schwerere Gegenstände fest greifen können.

Die Ganganalyse und -optimierung profitiert von Wägezellen und mehrachsigen Sensoren, die in Prothesenfüßen und -knöcheln eingebettet sind. Sie liefern wichtige Daten für die Analyse von Gangmustern, die Identifizierung von Ungleichgewichten und die Optimierung des Gangs für eine sanftere, energieeffizientere Bewegung. Dies ist besonders wichtig für adaptive Anpassungen der Gliedmaßen.

Die Verbesserung des Gleichgewichts und der Stabilität ist genauer, wenn Sensoren in der gesamten Prothese helfen, das Gleichgewicht und die Stabilität aufrechtzuerhalten, insbesondere auf unebenen Oberflächen oder bei dynamischen Aktivitäten.

Taktile Rückmeldung für die Objektmanipulation erfordert fortschrittliche sensorische Rückmeldesysteme, die oft Ultra-Mini-Kraftsensoren enthalten, die es dem Benutzer ermöglichen, die Beschaffenheit, die Form und das Gewicht von Objekten zu „fühlen“, was die Geschicklichkeit und die Manipulationsmöglichkeiten erheblich verbessert.

Für die Materialprüfung werden hochpräzise Kraftmessdosen benötigt, um die Festigkeit, Haltbarkeit und Ermüdungslebensdauer neuer Prothesenmaterialien, einschließlich moderner Verbundwerkstoffe und 3D-gedruckter Komponenten, zu bewerten.

Für die Validierung des individuellen Prothesendesigns sind genaue Kraft- und Drehmomentmessungen erforderlich, mit denen die Leistung und Passform der individuell angefertigten Prothesen überprüft wird, um sicherzustellen, dass sie den spezifischen Bedürfnissen des Patienten entsprechen.

Biomechanik-Forscher nutzen Präzisionssensoren zur Kraftmessung als unverzichtbare Werkzeuge für die Analyse menschlicher Bewegungen und der Interaktion zwischen Körper und Prothesen, was zu natürlicheren und effizienteren Designs führt. Drehmomentaufnehmer helfen bei der Messung von Rotationskräften, die für die Optimierung der reibungslosen und natürlichen Bewegung von Roboterprothesengelenken unerlässlich sind.

Die vorausschauende Wartung von Prothesenkomponenten profitiert von der Verwendung von Kraftmessdosen für die Überwachung, da sie subtile Veränderungen der Leistung oder der Belastung von Komponenten erkennen können, was eine vorausschauende Wartung ermöglicht und die Lebensdauer der Prothese verlängert.

Prothesen müssen auf extreme Belastungen geprüft werden, die bei Stürzen, Unfällen und sportlichen Bewegungen auftreten können. Die Ermüdungsprüfung von Prothesenkomponenten bestimmt die erwartete Lebensdauer dieser Komponenten unter normalen Einsatzbedingungen. Bei einer statischen Belastungsprüfung wird eine SSMF-Kraftmessdose des Typs S mit Ermüdungseigenschaften verwendet, die an hydraulischen Aktuatoren angebracht ist, um zyklische Belastungen aufzubringen und zu messen. Während der statischen Prüfung werden Lasten auf die Probe aufgebracht, wobei das Signal der Kraftmessdose als Kraftrückkopplungssteuerung der Prüfmaschine verwendet wird. Bei einer Ermüdungsprüfung wird die Kraft durch den Aktuator wiederholt ein- und ausgeschaltet, um Aktivitäten wie Gehen zu simulieren. Kipptische können verwendet werden, um Kräfte in verschiedenen Winkeln aufzubringen und so die Fersen-Zehen-Bewegung beim Gehen oder Laufen zu simulieren.

Produkte für prothetische Innovationen

Interface ist auf hochpräzise Kraftmesslösungen spezialisiert, was unsere Produkte für die Integration in fortschrittliche Prothesensysteme besonders geeignet macht. Unsere robusten und zuverlässigen Sensoren sind ideal geeignet, um die strengen Anforderungen an unterschiedliche Messkapazitäten, Genauigkeit, Haltbarkeit und kompakte Größe in Prothesenanwendungen zu erfüllen.

Ein Hersteller medizinischer Geräte entwickelte ein neues Design für ein künstliches Hüftgelenk und musste die Konsistenz der Belastung und die Haltbarkeit seines Designs überprüfen. Eine 6-achsige Standard-Kraftmessdose der Serie 6A40B von Interface wurde an der Testmaschine des Herstellers montiert, wo Lasten aufgebracht wurden, um den tatsächlichen Gebrauch zu simulieren. Unser Datenerfassungssystem der Serie BX8-AS BlueDAQ wurde an den Sensor angeschlossen, um Daten für die Analyse zu sammeln, die dazu beitragen, Designänderungen vorzunehmen und die Haltbarkeit des künstlichen Hüftgelenks zu verbessern.

Zu den Produkten, die üblicherweise bei der Entwicklung, Prüfung und Verwendung von Prothesen verwendet werden, gehören:

• Mini-Wägezellen:
• Lastknopf-Wägezellen
• S-Typ-Wägezellen
• LowProfile-Wägezellen
• Mehrachsige Wägezellen
• Drehmomentaufnehmer
• Drahtlose Telemetriesysteme
• Messgeräte und Verstärker
• Datenerfassungssysteme

Interface zeichnet sich durch die Bereitstellung von Produkten aus, die das kontinuierliche Wachstum, die Weiterentwicklung und die individuelle Anpassung des medizinischen Sektors für Prothesen unterstützen. Das breite Spektrum an Anwendungen in der prothetischen Forschung und Entwicklung, im Testen und im Feedback ist ideal für die hochpräzisen und zuverlässigen Kraft- und Drehmomentmesslösungen von Interface geeignet und trägt dazu bei, eine Zukunft zu schaffen, in der prothetische Gliedmaßen unvergleichliche Funktionalität, Komfort und ein wirklich natürliches Gefühl bieten. Wenden Sie sich an unser Team, wenn Sie weitere Informationen zu Ihren Design- und Testanforderungen benötigen.