Transactions in Bionic Patents - Belastungsadaptives, flexibles Bauelement zur Integration in Orthesen

Transactions in Bionic Patents

Traktat über die Beiträge zu den ”Transactions in Bionic Patents”

Die ”Transactions in Bionic Patents” bilden eine Sammlung von Schriften zu Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen im Themenfeld Biologie & Technik die in loser Reihenfolge und Terminus erscheint.

Gegenstand der Beiträge zu den Schriften der ”Transactions in Bionic Patents” sind Gestaltungsfragen und die kritische Auseinandersetzung mit aktuellen Themen der Bionik, also Technik nach Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur und ihre patentrelevante Umsetzung.

Mit den ”Transactions in Bionic Patents” soll der Fortschritt auf dem Gebiet der angewandten Bionik dadurch gefördert werden, dass die dargestellten Patente und Gebrauchsmuster frei von Rechten Dritter und mit ausdrücklicher Genehmigung der Patentanmelder und Inhaber dem Leser dieser Schriften zur Nutzung verfügbar werden.

Gleichzeitig wird ein tieferes Verständnis der Bionik innerhalb des Fachs und der Öffentlichkeit her- und ein rezentes Problemfeld wirklichkeitsnah und verständlich dargestellt. Als Übergeordneter Aspekt gilt es, Lösungswege der Übertragung biologischer Phänomene zu untersuchen, auszuleuchten und Fragestellungen die im Zusammenhang stehen mit Natur und Technik nachzugehen sowie Forschung und Ausentwicklung zum Thema anzustoßen

Die Beiträge zur Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” sind in deutscher Sprache verfasst. Dem Text kann eine teilweise oder vollständige Übersetzung in englischer Sprache beigestellt werden; Art, Umfang, Anordnung und Organisation der Textteile sind dem Autor überlassen und frei. Die englische Fassung soll den Umfang der deutschen Fassung nicht überschreiten.

In einer Ausgabe der Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” soll nur ein Werk platziert werden. Der Text kann durch Abbildungen ergänzt werden; die Bildrechte und andere Urheberrechte sind dabei zu achten.

Die jeweiligen Gebrauchsmuster- oder Patentschriften sind dem Anhang beigefügt.

M. Dienst, Berlin.

Technische Beschreibung

IPC A61F 5/02 (2006.01) Gebrauchsmuster Nr. 20 2010 003 723.9

Belastungsadaptives, flexibles Bauelement zur Integration in Orthesen.

Die Erfindung beschreibt ein flexibles und in seinen Verformungs- eigenschaften variables, belastungsadaptives Biegebauteil, welches zu einer Baugruppe gleicher oder skalenvarianter Bauteile formiert, in eine humanmedizinische Orthese integriert werden kann. Das variable, belastungsadaptive Biegebauteil ist als skalierbares, parametrisierbares Konstruktionselement formuliert. Dadurch wird die Integration in unterschiedlichen Orthesen ermöglicht.

Durch die parametrisierbare Ausführung der Konstruktions- elemente und der Rapport- Anordnung verschieden skalierbarer Konstruktionselemente definierter Geometrie wird erreicht, dass sich die Form des Biegebauteils unter Beaufschlagung selbstständig an den Lasteintrag durch den menschlichen Körper anpasst (Autoadaption), die Verformungseigenschaften des Bauteils mit geeigneten Methoden der numerischen Analyse und Modellierung vorhersagbar und einer Optimierung zugänglich sind. Die skalierbare und parametrisierbare Geometrie und Anordnung der Konstruktionselemente führt zu einer universellen Konstruktionsbauweise für Orthesen und orthopädische Bandagen.

Stand der Technik

Orthesen (Kurzwort aus orthopädisch und Prothese) sind industriell oder manuell hergestellte medizinische Hilfsmittel, die zur Unterstützung von eingeschränkt funktionstüchtigen Körperteilen (humanmedizinischer Bereich) eingesetzt werden. Orthesen zur Stabilisierung und Fixation, etwa bei Formfehlern oder nicht reversiblen Deformationen, sind Stand der Technik. Orthesen zur Korrektur von Fehlstellungen (Haltungsfehler oder Stellungsfehler) oder zum Funktionsersatz sind Stand der Technik. Orthesen kommt auch eine ästhetische Funktion und Aufgabe in

BIONIC RESEARCH UNIT

der Therapie und Rehabilitation zu. Der Einsatz von Bandagensystemen und Orthesen ist nicht auf den humanmedizinischen Bereich beschränkt. Bandagensysteme und Orthesen nach Stand der Technik sind häufig hochkomplexe, aus vielen Bauteilen unterschiedlicher Materialien gefügte Systeme. Bei statisch stützenden und und dynamisch führenden Bauelementen, welche in komplexe orthopädietechnische Bandagensysteme und Orthesen nach Stand der Technik integriert sind, tritt das Problem vielachsiger, wechselseitig dynamischer Beaufschlagung auf. Hier kommen üblicherweise flexible, biegeelastische Konstruktionselemente zum Einsatz. Zu einer Batterie von Konstruktionselementen (rappierte Anordnung) sind sie dazu gedacht, das muskuläre Gleichgewicht des Patienten wiederherstellen, mit dem Ziel einer Rehabilisierung und Remobilisierung.

Bei elastisch-flexiblen orthopädietechnischen Konstruktions- elementen für Orthesen insbesondere im Lendenwirbel- säulenbereich herrschen nach Stand der Technik Bauweisen vor, welche unter statischer und dynamischer Belastung konventionelle (orthodoxe) Belastungs- Verformungsregime aufweisen. Das Verformungsgebaren (die Beaufschlagungs- Formänderungs- Wechselwirkung) derartiger Konstruktionselemente korreliert mit der Richtung der beaufschlagenden Kraft (orthodoxe, konventionelles Belastungs- Verformungsregime). Sich in dieser Weise konventionell verformende Bauteile sind nachgiebigelastisch.

Problembeschreibung

Bei besonderen Orthesen, z.B. solchen zur Stabilisierung und Fixation im Lendenwirbelsäulenbereich des Patienten und anderen Gestaltungsaufgaben wie sie in der Orthopädietechnik auftauchen, sind unter manchen Umständen BeaufschlagungsFormänderungs- Interaktionen und Bauteil- Körperwechselwirkungen erwünscht, die eine autonome, der Krafteinleitungsrichtung entgegen gerichtete Verformung realisieren (paradoxe Belastungs- Verformungsregime).

Grundsätzlich werden sich paradox nachgiebig-elastisch verhaltende, adaptive Bauteile dort technisch effizient und wirtschaftlich klug eingesetzt, wo der regelungstechnische Kontrollaufwand aus Raum-, Gewichts- und Kostengründen reduziert werden soll und eine mit komplexen mechatronischen Sensor- Aktoranordnungen realisierbare Lösung nicht sinnvoll erscheint, wie es speziell im Orthopädiebereich der Fall ist.

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