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Das Exoskelett, das das Gehen erleichtern soll

Neuartige Prothese spart Kraft beim Gehen

Eine neuartige Prothese soll den Kraftaufwand beim Gehen verringern. Die Kraftersparnis ist aktuell zwar noch bescheiden. In Zukunft könnte die Gehhilfe aber sowohl von Gesunden - etwa Wanderern und Soldaten - als auch von Kranken wie z.B. Schlaganfallpatienten eingesetzt werden.

Biomechanik 02.04.2015

Im Gegensatz zu ähnlichen Werkzeugen, die mit Strom betrieben werden, kommt sie komplett ohne fremde Energie aus, betont eine Forschergruppe um Steven Collins von der Carnegie Mellon University.

7,2 Prozent weniger Kraftaufwand

"Unser 'passiv-elastisches Gelenks-Exoskelett' befindet sich noch im experimentellen Stadium. Wir wollten sehen, ob es möglich ist, ohne Fremdantrieb den Energieaufwand beim Gehen zu senken", erklärt der Ingenieur gegenüber science.ORF.at. Das sei den Forschern gelungen, wenngleich die Ersparnis mit durchschnittlich 7,2 Prozent noch recht bescheiden ausfällt.

Collins und seine Kollegen waren dennoch überrascht, "dass trotz Evolution und unserer jahrelanger 'Übung' im Gehen eine derartige Konstruktion den menschlichen Gang verbessern kann. Besonders ohne fremde Energie."

Das Gerüst der Gehhilfe erinnert entfernt an jene des jungen Protagonisten aus dem Film "Forrest Gump". Sie reicht allerdings nicht über die gesamte Beinlänge, sondern wird nur am Unterschenkel montiert.

Die Studie:
"Reducing the energy cost of human walking using an unpowered exoskeleton" von Steven Collins und Kollegen, erschienen in "Nature", am 1. April 2015.

Videos der Gehhilfe auf YouTube:

Wie das Exoskelett funktioniert

die neue Gehprothese in Aktion

Carnegie Mellon University College of Engineering

Die neue Gehprothese in Aktion

Die leicht futuristisch anmutende, schienenartige Gehhilfe wird etwas unterhalb des Knies und über der Achillessehne fixiert. An der Rückseite des Unterschenkels zwischen der oberen und der unteren Fixierung ist eine Feder gespannt. Eine "Kupplung" an der oberen Halterung löst die Feder aus, wenn der Fuß am Boden aufsetzt.

In der Folge wird die Wadenmuskulatur des Trägers gestützt, was laut den Autoren "gehen einfacher macht". Die bisher erzielte Kraftersparnis finden die Forscher selbst noch nicht berauschend, sie sehen allerdings Spielraum für "noch effizienteres Gehen".

Verschiedene Zielgruppen

"Wir hoffen, dass wir mit dieser Entwicklung künftig Menschen mit Beeinträchtigungen helfen können", erklärt der Entwickler Steve Collins. "Während wir bisher nur an gesunden Menschen getestet haben, wollen wir im nächsten Schritt sehen, wie wir das Gerät für gebrechliche Menschen und Schlaganfallpatienten tauglich machen können."

Für die Weiterentwicklung schließt er auch nicht aus, dass das Gerät kleine elektronische Bauteile benötigen wird. Die Prothese (korrekter: "Orthese") könnte sich dann unterschiedlichen Anwendungsgebieten, wie etwa Treppensteigen, automatisch anpassen.

"Und schließlich wollen wir herausfinden, ob die Technologie auch am Knie oder Hüftgelenk eingesetzt werden kann. Dort könnten eventuell noch bessere Ergebnisse erzielt werden", so der Ingenieur.

"Unser bisheriger Ansatz zeigt, dass es nicht zwingend notwendig ist, schwere und teure Motoren und Batterien einzubauen." Der große Vorteil laut Collins: Das Gerät sei in Produktion und Anschaffung billiger, und wäre somit einer breiten Masse verfügbar.

Lukas Lottersberger, science.ORF.at

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