Gewichtskompensierende Armorthese

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit einer gewichtskompensierenden Armorthese für Personen mit degenerativen Muskelerkrankungen oder einer Querschnittslähmung.<br />Der Kern der Arbeit bestand in der Konstruktion eines Prototyps für diese Art von Orthese, welcher in der Werkstätte des Instituts für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik der TU-Wien gefertigt wurde. Folgende drei Kernziele wurden festgelegt:<br />* Geringe Einschränkung des Bewegungsumfanges * Gute Kompensationswirkung * Leichtbau Die Anbindung des Protoyps an den Körper erfolgt über Schalen (Schulterschale und Ellenbogenschale), die aus Kunststoffrohren gefertigt wurden. Die Abstützung des Prototyps am Körper über die relativ kleine Schulterschale hat sich als problematisch erwiesen.<br />Mit Hilfe eines Probanden wurde eine Bewegungsanalyse gängiger, alltäglicher Bewegungen sowohl mit als auch ohne Prototyp durchgeführt, um einerseits die Einschränkung des Bewegungsumfanges beim Tragen der Orthese und andererseits dieWirkung der Gewichtskompensation zu untersuchen. Es hat sich gezeigt, dass der Bewegungsumfang akzeptabel eingeschränkt ist. Der Proband konnte alle Bewegungen auch mit Orthese durchführen.<br />Die Kompensationswirkung ist verbesserungswürdig. Das Kompensationsdrehmoment ist sowohl in seinem Maximalwert zu gering als auch den Verlauf betreffend nicht zufriedenstellend.<br />Der Grund dafür liegt bei der Auslegung der Kompensation, die vorab nur unter Berücksichtigung des Oberarms erfolgte. Die Stellung des Unterarmes blieb unberücksichtigt.<br />Bezüglich des Leichtbaus besteht durchaus noch Verbesserungspotential, da ein Großteil der Bauteile aus Aluminium gefertigt wurde und auch relativ schwere handelsübliche Bauteile (elektromagnetische Bremsen) verbaut wurden.<br />

This diploma thesis deals with an upper limb orthosis for gravity compensation for patients with degenerative muscular diseases or paraplegia. The focus of the thesis lay on the design of a prototype for a gravity compensated upper limb orthosis, which was manufactured in the institutes workshop. The following three core aims were defined:<br />* small range of motion restriction * good gravity compensation * lightweight design The prototype body linkage is based on shells (shouldershell and ellbowshell) which are manufactued out of plastic pipes. The orthosis bracing at the body through a relatively small shell has proven problematic. A motion analysis was conducted with a proband in which activities of daily living were performed with and without the prototype. This was done both to assess range of motion constraints and to evaluate gravity compensation.<br />Range of motion turned out to be acceptably constrained - the proband was able to perform all motions while wearing the orthosis. Gravity compensation is in need for improvement because the underarm position was unconsidered in the original design. Compensating torque is both too small as well as non-satisfactory concering its course. There is also room for improvement concerning lightweight design as the majority of parts was manufactured out of aluminium and relatively heavy commercially available parts (e.g.<br />electromagnetic brakes) were used.