Fußheberorthese mit kinematischen, aktorischen Funktionen und Energy Harvesting für die Aktorik

Fußheberorthesen werden u. a. bei einer diagnostizierten Fußheberschwäche eingesetzt. Dabei werden die Hebebewegungen des Fußes bisher passiv und aktiv (elektromotorisch) mechanisch unterstützt. Bei einem weiteren Verfahren wird der Reflex indirekt durch Nervenstimulation (FES) angeregt.
Im Projekt soll eine neuartige, aktive und situationsgesteuerte Fußheberorthese entwickelt werden. Dabei besteht die geplante Innovation darin, das integrierte Formgedächtnisaktoren (FGA) als künstliche Muskeln den Prozess des Fußanhebens aktiv unterstützen. Die Aktoren bestehen aus sehr dünnen drahtförmigen Formgedächtnislegierungen (FGL), welche nach einer thermischen Verformung durch elektrische Energie wieder ihre zuvor eingeprägte Ursprungsform annehmen. Das Prinzip beruht auf Phasenumwandlungen: Wird der Draht warm, etwa wenn Strom hindurchfließt, wandelt sich seine Gitterstruktur um, und er zieht sich wie ein Muskel zusammen. Formgedächtnislegierungen sind dabei leicht, flexibel, anpassungsfähig und arbeiten geräuschlos. Außerdem haben Formgedächtnis-Drähte die höchste Energiedichte aller bekannten Antriebsmechanismen. Sie können also auf kleinem Raum kraftvolle Bewegungen mit hoher Zugkraft ausführen.
Die erforderliche Energie für die Formgedächtnisaktoren soll aus den Patientenbewegungen gewonnen werden (Energy Harvesting). In Kombination mit neuartigen, keramischen Gleitlagern und Dyneema-Schnüren (Feinschnüre mit geringstem Durchmesser) sowie eine Ausführung in Leichtbauweise wird eine leichtgängige und natürlich aussehende Gehbewegung erreicht.