Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Muscle activation patterns of healthy subjects during floor walking and stair climbing on an end-effector-based gait rehabilitation robot
    ( 2007)
    Schmidt, H.
    ;
    Volkmar, M.
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    Werner, C.
    ;
    Helmich, I.
    ;
    Piorko, F.
    ;
    Krüger, J.
    ;
    Hesse, S.
    A major criterion for the application of rehabilitation robots in gait therapy is the question to what extent the machine is able to facilitate physiologically correct muscle activation patters in the patients leg muscles in order to achieve an optimal gait training effect The EMG data presented in this paper is based on intermediate results of a study with 8 healthy subjects (5 male, 3 female) to evaluate the end-effector based gait rehabilitation robot HapticWalker in position controlled mode. The study investigated two different walking trajectories (floor, upstairs) at three different cadences (45, 60, 90 steps/min) in three different modes (free walking, HapticWalker with vertical CoM motion, HapticWalker without vertical CoM motion). Results show that muscle EMGs measured from all relevant leg muscles have the same phasic and rhythmic muscle activation patterns on the HapticWalker as with free walking. Even though there are differences in patterns of dedicated muscles, the authors observed reduced amplitudes and slightly delayed activation on the HapticWalker compared to free walking. No differences in EMGs were observed between the two different HapticWalker modes (with vertical CoM motion, cancelled CoM motion), which might eliminate the need for an active trunk suspension system in the latter case. A passive patient lifter would significantly reduce the complexity of the machine construction, all advanced training modes (e.g. dynamic body weight reduction) could then be accomplished via compliant behavior of the freely programmable footplates. Numerous EMG measurements with healthy subjects and non-ambulatory stroke patients were performed on the predecessing electromechanical Gait Trainer GT I and showed that physiologically relevant findings from healthy subjects (e.g. correct phasic muscle activation) can be transferred to a certain extent to stroke patients, but nevertheless studies with stroke patients on the robotic gait trainer HapticWalke. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Entwicklungen von Technologien und Systemen für die Planung, Fertigung und Anpassung aktiver Epithesen
    (Fraunhofer IPK, 2007)
    Uhlmann, E.
    ;
    Kneissler, M.
    ;
    Oberschmidt, D.
    ;
    Müller, G.
    ;
    Klein, M.
    ;
    Camerer, C.
    Der vorliegende Bericht dokumentiert Zielstellungen, Entwicklungsschritte und Ergebnisse zum InnoNet-Projekt 'Entwicklung von Technologien und Systemen für die Planung, Fertigung und Anpassung aktiver Epithesen'. Zur ästhetischen und funktionalen Wiederherstellung von Gesichtspartien nach Tumorresektionen und Unfällen oder zur Behebung angeborener Fehlbildungen spielen Epithesen eine immer größere Rolle. Da Epithesen der heutigen Generation starr sind, war das Ziel des Projektes die Entwicklung aktiver Epithesen, die eine bisher fehlende Imitation der natürlichen Gesichtsmimik unterstützen. Der im Rahmen des Projektes entwickelte Prototyp einer Augenepithese zeichnet sich durch diese Fähigkeit/Eigenschaft aus. Über ein Elektromyographie-Signal wird die Muskelbewegung an der gesunden Augenpartie des Patienten beim natürlichen Lidschlag abgeleitet. Das Signal wird anschließend in einer Elektronik verarbeitet, um das künstliche Augenlid der Epithese über einen Gleichstrom-Mikromotor synchron zum gesunden Auge zu bewegen. Durch die konsequente Nutzung mikrosystemtechnischer Komponenten und moderner Fertigungsverfahren wurde ein System entwickelt, dass aufgrund seiner Modularität und Flexibilität an individuelle Defekte angepasst werden kann. Die prototypische Versorgung eines Patienten wurde realisiert. Da heutige Gesichtsprothesen zu einem Großteil manuell gefertigt werden, ist ihre Herstellung mit erhöhten Kosten verbunden. Zur schnelleren und kostengünstigeren Fertigung und Planung wurden Methoden und Komponenten zur dreidimensionalen Abtastung von Defekten zur Flächenrückführung und Nutzung von CAD/CAM-Technologien entwickelt. Hiermit werden die maximal möglichen Abmaße der Epithese bestimmt sowie die für die Insertion der Implantate bestmöglich geeigneten Knochenpartien zur Verankerung der Epithese identifiziert. Eine Anbindung an das Navigationssystem Robodent zum operativen Setzen der Implantate wurde realisiert und im klinischen Einsatz erfolgreich überprüft. Entnommen aus TEMA