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Ottobock erhält Patent für neues Sensor- und Steuerungskonzept

27.04.2021
Neue Messtechnik, Sensoren oder Schnittstellen: Hinter Veränderungen, die mit bloßem Auge kaum erkennbar sind, steckt oft große Technik. Das Health-Tech Unternehmen Ottobock hat nun ein Patent für eine einfachere Sensorik zur Steuerung von Prothesen und Orthesen erhalten.

Eineinhalb Jahre haben sich Dirk Seifert mit seinem Forscher- und Entwickler-Team bei der Ottobock SE & Co. KGaA, Berlin, daran gearbeitet, das Sensor- und Steuerungskonzept zu vereinfachen. Eingesetzt wird es in künstlichen Kniegelenken und Beinprothesen wie dem C-Leg 4, in Orthesen wie C-Brace 2 und künftig vielleicht auch in Exoskeletten. Orthopädietechniker müssen dadurch weniger Einzelteile stecken und verschrauben, was den Zusammenbau weniger fehleranfällig macht und den Aufwand reduziert. Anwender sollen damit einfacher und natürlicher gehen können.

Erste C-Leg-Patentanmeldung vor 30 Jahren

Im Frühjahr 2021 wurde Ottobock das Patent erteilt – genau 30 Jahre, nachdem das erste C-Leg-Patent angemeldet und 25 Jahre, nachdem das ursprüngliche C-Leg Patent zur Prothesensteuerung erteilt wurde (US 5571205). Das C-Leg ist ein künstliches Kniegelenk für Menschen, die ihr Bein bei einem Unfall oder durch eine Krankheit wie Krebs verloren haben. Ein Mikroprozessor macht aus den von Sensoren erfassten Informationen Steuerungsbefehle, die den Gang etwa auf Treppenstufen, ebene Straßen oder Steigungen wie Berge einstellt.

 Bewegungssensorik verbessert Prothetik und Orthetik

Das Basispatent für die 4. C-Leg-Generation beschreibt die nächste Stufe der Prothesensteuerung. Das Innovative daran: Während zuvor mit zahlreichen und verhältnismäßig teuren Kraftsensoren gemessen wurde, wie stark eine Prothese belastet wird oder wie stark Biegemomente sind, setzt die neue Steuerung allein auf Bewegungsmessung. Bewegungssensorik, speziell Inertial-Measurement-Units, ist aus der Prothetik und Orthetik nicht mehr wegzudenken. Auch in Smartphones kommt sie zum Einsatz – zum Beispiel für Activity-Tracker: „Bei Ottobock haben wir sehr früh auf diese Technologie gesetzt und es im C-Leg 4 das erste Mal geschafft, uns ausschließlich auf diese Bewegungssensorik zu verlassen“, sagt Entwicklungsingenieur Seifert.

Künstliches Gelenk erkennt Gangphase und Aktivität

Diese kinematischen Sensoren erfassen an einem zentralen Punkt alle nötigen geometrischen Bewegungseigenschaften: Wie bewegt sich die Prothese im Raum? Wie bewegen sich Oberschenkel und Unterschenkel zueinander? Das verringert den Messaufwand, verbessert die Robustheit und macht die Prothese schlanker, indem weitere angeschraubte und gesteckte Sensoren wegfallen. Durch die detaillierten Bewegungsinformationen weiß das künstliche Gelenk genau, in welcher Gangphase und Aktivität es sich befindet. Geht man etwa auf weichem Waldboden, ist die Kraft-Messung weniger eindeutig, als etwa auf Asphalt. Diese Ungenauigkeit entfällt mit der ausschließlichen Nutzung kinematischer Messdaten. Weil die Träger ihre Bewegungen leichter kontrollieren können, als die Kräfte, die auf ihre Prothese wirken, bedeutet die neue Sensorik für sie, leichter und natürlicher auf verschiedenen Untergründen gehen zu können.

Ottobock: Weltweit rund 200 Patente pro Jahr

Dr. Andreas Goppelt, Chief Technology Officer von Ottobock, sagt: „Ich bin stolz darauf, dass unsere hohe Innovationskraft durch zahlreiche Patente untermauert wird. Drei Kriterien lassen eine Idee zu einem Patent werden: Sie muss neu, erfinderisch und gewerblich anwendbar sein. Nicht alle Ideen führen zum Ziel. Und weil wir hohe Aufwendungen in Forschung und Entwicklung investieren, die Menschen mit Handicaps hilft ein normales Leben zu leben, sind Schutzrechte eine wirtschaftliche Grundlage unserer Industrie.“ Ottobock, nach eigenen Angaben Technologieführer in Wearable Human Bionics, reicht weltweit rund 200 Patente pro Jahr ein (Nachanmeldungen). Ende 2020 besaß das Unternehmen 1886 erteilte Patente in über 540 Patentfamilien – darunter technische Innovationen bei Prothesen, Exoskeletten, Orthesen und Rollstühlen. Alleine im Jahr 2020 wurden 47 Erfindungen erstmals zum Patent angemeldet (Erstanmeldungen).

Quelle: Mitteilung medizin&technik vom 27.04.2021