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ÖSTERREICH JOURNAL NR. 79 / 23. 12. 2009 Wissenschaft & Technik Die fühlende Armprothese Der führende Prothetikhersteller Otto Bock präsentiert die jüngste Innovation des Wiener Unternehmensstandorts: die fühlende Hand. 49 Einander die Hand zu geben und dabei den Händedruck des anderen zu fühlen ist für die meisten Menschen keine Besonderheit. Ganz anders verhält es sich für einen Prothesenträger. Die Fähigkeit mit einer Armprothese zu Fühlen ist eine Sensation. Die fühlende Prothesenhand Die Voraussetzungen für das Fühlen mit unseren Händen ist natürliche Signalübertragung. Der menschliche Körper enthält ein ausgeklügeltes Kommunikationssystem: das Nervensystem. In Bruchteilen von Sekunden werden laufend Botschaften zwischen dem Zentralnervensystem, also Gehirn und Rükkenmark, und dem peripheren Nervensystem ausgetauscht. Stimuli, die über die Haut erfolgen, werden über das periphere Nervensystem als Information für die Wahrnehmung der Umgebung zum Gehirn geleitet. Bei der fühlenden Prothesenhand übernehmen Mikrosensoren die Aufgabe der natürlichen Rezeptoren der Haut. Diese Sensoren sind im Zeigefinger der Prothesenhand eingebaut. Anstelle der Nervenfasern treten elektrische Leitungen, die Temperatur, Vibration und Händedruck digital zur Brust leiten. Damit das Gehirn die elektrischen Botschaften aus der Prothese erkennen und interpretieren kann, müssen sie vorher von einem Mikrochip in geeignete Stimuli für die Rezeptoren der virtuellen Hand umgewandelt werden. Das Ergebnis: der Prothesenträger fühlt mit dem Zeigefinger seiner Prothese so, wie er vor der Amputation mit dem Zeigefinger seiner natürlichen Hand gefühlt hat. Der Steirer Christian Kandlbauer, er ist europaweit der erste Anwender der gedankengesteuerten Armprothese im Alltag, hat als Testanwender an der Entwicklung der fühlenden Armprothese mitgearbeitet. Er hat in den letzten Jahren nicht nur Unabhängigkeit und Mobilität zurück gewonnen, sondern kann heute auch von neuen Empfindungen durch die Testanwendung der fühlenden Armprothese berichten. Foto: Otto Bock/Marcus Deák Foto: Otto Bock/Christoph Tilley - MXR Christian Kandlbauer kann mit einer künstlichen Hand jetzt die Temperatur fühlen, raue und glatte Oberflächen unterscheiden und die Kraft eines Händedrucks spüren. Quality for Life als Firmenphilosophie Unter diesem Motto arbeitet Otto Bock kontinuierlich an Innovationen, die Menschen mit Einschränkungen ein selbstbestimmtes Leben mit mehr Bewegungsfreiheit möglich machen und daher zur Steigerung ihrer Lebensqualität beitragen. Pionierarbeit wurde am Otto Bock-Forschungsstandort in Wien immer schon geleistet, beispielsweise mit Produkten wie dem Beinprothesensystem C-Leg ® , das bereits seit 12 Jahren erfolgreich am Markt ist oder mit dem DynamicArm ® , der Armprothese Christian Kandlbauer fährt mit zwei Armprothesen Auto. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at mit elektronischem Ellbogengelenk. Die Handprothese Axon System Hand von Otto Bock wurde heuer mit dem Staatspreis Design ausgezeichnet. Wien Forschungsstandort mit Zukunft In Österreich und speziell in Wien werden im Bereich der medizintechnischen Forschung und Entwicklung Spitzenleistungen erbracht. Auch für das Unternehmen Otto Bock ist der Forschungs- und Entwicklungsbereich in Wien von besonderer Bedeutung. Über ein Drittel der mehr als 400 hochqualifizierten MitarbeiterInnen arbeitet in dieser Sparte. Von der Wiener Niederlassung werden verschiedene nationale und internationale Kooperationen auf dem Gebiet Forschung und Entwicklung eingegangen. In Österreich würdigen und fördern verschiedene Institutionen die F&E Leistungen im Bereich Medizintechnik. Otto Bock ist überzeugt, daß es für den Wissenschaftsund Wirtschaftsstandort Österreich entscheidend ist, daß sowohl die Stadt Wien als auch die Republik Österreich in Zukunft geeignete Fördermöglichkeiten zur Verfügung stellen. Nur so können Spitzenleistungen aus Forschung und Entwicklung in Wien zur Marktreife geführt werden. • http://www.ottobock.at
ÖSTERREICH JOURNAL NR. 79 / 23. 12. 2009 Wissenschaft & Technik Auf die Spitze getrieben Am Zentrum für Bewegungswissenschaften und Sportmedizinische Forschung ist man den Grenzen menschlicher Leistungsfähigkeit auf der Spur. Warum können KenianerInnen so lange so schnell laufen? Wie können SkispringerInnen noch weiter hüpfen? Welche Kräfte wirken beim Geräteturnen? Wolfram Müller von der Universität Graz und sein Team geben Antworten. 50 Von Klaus Höfler. Sie haben ein Dauerabo auf Weltmeistertitel, Olympiasiege und Triumphe bei so ziemlich <strong>allen</strong> Langstreckenlaufveranstaltungen auf diesem Planeten: Wo immer LäuferInnen aus Kenia teilnehmen, führt der Weg zum Sieg meist über sie. Das hat mehrere Gründe. Zufall gehört nicht dazu. Zum einen ist die Dichte an Laufwilligen in diesem ostafrikanischen Land aufgrund der Wohlstandsaussichten groß. Zum anderen trainieren sie hart – bis zu drei Mal am Tag –, wobei fast jede Einheit einem Wettkampf auf Weltklasseniveau gleicht. Und drittens können sie dafür meist auf einen ökonomisch ausgefeilten individuellen Laufstil zurückgreifen, mittels dessen die eingesetzte Energie hoch effizient auf den Asphalt beziehungsweise die Tartanbahn getrommelt wird. Wie das genau funktioniert, ist ein Rätsel. Oder besser: war eines. Am Zentrum für Bewegungswissenschaften und Sportmedizinische Forschung der Karl-Franzens- und der Medizinischen Universität Graz ist man den Funktionsweisen dieser „menschlichen Laufkraftwerke“ auf der Spur. Ein mittlerweile 28-köpfiges Team rund um Zentrumsleiter Univ.-Prof. Wolfram Müller forscht seit geraumer Zeit in den Grenzregionen menschlicher Leistungsfähigkeit. Fotos: Karl-Franzens-Universität Graz Ein Spitzensportler aus Kenia ließ das ExpertInnen-Team der Uni Graz seinen Laufstil genauestens analysieren, Moderne Methode Nicht nur im Laufsport, auch beim Skispringen, Golfen oder Geräteturnen ist man regelmäßig am Messen, Beobachten und Analysieren. Basis dafür sind hochkomplexe und -präzise Verfahren, um die Bewegungsmuster der AthletInnen möglichst kleinteilig sezieren zu können. Beispiel: Laufen. Mehr als dreißig Meßpunkte werden auf den Testpersonen angebracht. Über sie können millimetergenaue geometrische Bewegungskurven der einzelnen Körperteile aufgezeichnet werden. Auf diese Art werden etwa Schwerpunktverlagerungen, Schrittlängen, das Armschwingen und die Kopfhaltung in Echtzeit aufgenommen und analysiert. Gleichzeitig werden die auf die Athleten wirkenden Kräfte in Tausendstelsekunden-Abständen aufgezeichnet. Dazu kommen Sauerstoffmessungen direkt während des Laufens über ein 20 Dekagramm leichtes Gerät, um die Atemgase aufzunehmen und über die Sauerstoffaufnahme den Energiehaushalt analysieren zu können. Ebenfalls im Einsatz ist eine Plattform, über die die SportlerInnen laufen, damit Impulsübertragungen und Reibungsverluste quantifiziert werden können. Ergänzend zu den biophysikalischen Messungen werden synchronisierte Hochgeschwindigkeitskameras mit bis zu 1000 Bildern pro Sekunde eingesetzt, um aus verschiedenen Blickwinkeln »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at
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