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Antriebstechnik: Kleinstmotoren treiben Prothese an

Der Anspruch an moderne Prothesen ist, Menschen mit amputierten Gliedmaßen im Alltag bestmöglich zu unterstützen. Leistungsstarke Kleinstmotoren sorgen dafür, dass die neuesten Modelle schnell oder fest zupacken können, wobei die Greifkraft beim Halten konstant bleibt.

Mensch mit Arm- und Handprothese Bildquelle: © Steeper

Schnürsenkel binden, Bettwäsche zusammenlegen, eine Chipstüte aufreißen – die Liste der Tätigkeiten, die einhändig nicht oder nur schwer zu bewältigen sind, ist lang. Menschen, die durch eine Amputation oder einen Unfall eine Hand verloren haben, werden täglich mit solchen Hürden konfrontiert. Um ihren Alltag zu erleichtern, kommen immer bessere Prothesen auf den Markt.

Funktionelle Prothesen kennen die meisten von uns nur aus Science-Fiction-Filmen, in denen die künstlichen Extremitäten übermenschliche Kräfte verleihen. Im echten Leben dagegen machen bionische Handprothesen ihre Träger zwar nicht zu Superhelden, sie können ihnen aber viele Tätigkeiten ermöglichen, die für andere Menschen selbstverständlich sind. Das britische Unternehmen Steeper hat dafür die kleine myoelektronische Handprothese Bebionic entwickelt. Gesteuert wird sie durch elektrische Signale. Diese werden durch Muskelkontraktionen erzeugt und lassen sich mit Elektroden auf der Haut messen, ähnlich wie bei einem EKG in der Herzdiagnostik.

Zwei Elektroden, die im Prothesenschaft integriert sind, erkennen die myoelektronischen Signale – sprich die in den Muskelzellen erzeugte elektrische Spannung im Mikrovoltbereich – und leiten diese an die Steuerungselektronik weiter. Letztere verstärkt diese Signale und nutzt sie zur Aktivierung von fünf kleinen Elektromotoren, die daraufhin die Finger und Daumen bewegen; die Hand öffnet oder schließt sich. Dabei entscheidet die Stärke der Muskelkontraktion über die Geschwindigkeit und die Greifkraft: Ein schwaches Signal erzeugt eine langsame Bewegung, ein starkes Signal eine schnelle.

Die Muskeln, deren Signale zum Öffnen und Schließen der Handprothese genutzt werden, sind normalerweise für die Bewegung des Handgelenks zuständig. Der Träger der Handprothese muss also lernen, dass sie nun eine andere Funktion haben. „Das menschliche Gehirn ist unglaublich anpassungsfähig. Schon nach kurzer Zeit führen die Menschen die Bewegung ebenso intuitiv durch, wie Autofahrer beim Haltewunsch auf die Bremse treten“, weiß dazu Ted Varley, technischer Direktor bei Steeper.