Ohne fremde Hilfe ins Unterstützungssystem schlüpfen

Wer von Schulterbeschwerden betroffen ist, kann viele Tätigkeiten des täglichen Lebens nur eingeschränkt oder gar nicht ausüben. Beim Kochen, Putzen oder auch bei der Körperpflege sind die Funktionen der Schulter unerlässlich. Um Menschen nach Schulterverletzungen möglichst rasch die Rückkehr in einen selbständigen Alltag zu ermöglichen, entwickeln Forschende am Institut für Mechanische Systeme (IMES) der ZHAW School of Engineering ein sogenanntes patientenassistives System (PAS). Mit einem Elektrozylinder unterstützt das PAS den Benutzer beim Anheben des Armes gegen die Schwerkraft, ohne dabei die vorhandene Muskelkraft zu ersetzen. Das System wird mittels Hüftgurt am Körper getragen. Der Oberarm der betroffenen Schulter wird über eine Armschiene mit dem PAS verbunden. 

Konkrete Anforderungsliste

Für das «PAS Mono», die gegenwärtige PAS-Version, haben Michaela Wenger und Martin Kraft nun eine zugehörige Dockingstation entwickelt. Dank dieser sollen Patienten das PAS künftig ohne fremde Hilfe anziehen können. Das sei bisher nicht möglich gewesen, sagt Michaela Wenger: «Wer schon einmal versucht hat, einen Gürtel mit einer Hand anzuziehen, kann das Problem nachvollziehen.» Und Martin Kraft ergänzt: «Ausserdem muss das PAS zwar einerseits starr befestigt sein, um in die Armschiene hineinzuschlüpfen, sich aber andererseits auch leicht von der Dockingstation lösen lassen.» Als Grundlage für die Entwicklung einer Lösung diente eine konkrete Anforderungsliste. Diese hatten die Forschenden am IMES basierend auf Erkenntnissen aus der laufenden Entwicklung sowie Rückmeldungen von Fachpersonen erstellt.

Einhändig zu bedienen

Anhand der Anforderungsliste haben Michaela Wenger und Martin Kraft eine Sitzmöglichkeit und Halterungslösungen für das PAS und dessen Hüftgurt gesucht – und gefunden. Aus zwei möglichen Funktionsmodellen wählten sie schliesslich eines zur konkreten Umsetzung aus. Konstruiert haben sie die Dockingstation hauptsächlich mit einem Aufbau aus Aluminiumteilen, in den eine Stehbank aus Holz integriert ist. Der Hüftgurt des PAS ist mit Magneten befestigt. «Über einen Zahnradmechanismus wird der Hüftgurt beim Hinsetzen automatisch in eine nutzerfreundliche, einhändig zu bedienende Position gebracht», erklärt Michaela Wenger. «Wenn der Patient auf der Stehbank leicht nach hinten rutscht, schmiegt sich der Hüftgurt an den Körper, so dass er sich leicht mit dem Klettverschluss schliessen lässt.»

Prototyp erfüllt Anforderungsprofil

Das PAS selber wird mit einem Schiebersystem gehalten und kann über einen einfachen Mechanismus gelöst werden: «Der Patient kann den Mechanismus mit dem gesunden Arm einhändig mit einem Fahrradbremshebel bedienen», erklärt Martin Kraft. «Zieht er an der Bremse, wird der Schieber zurückgezogen und das PAS löst sich aus der Verankerung.» Die Dockingstation lässt sich dabei auf den Benutzer einstellen. Die mobile Stehbank kann in der Höhe angepasst werden und die Gurthalterung an die Körperbreite. Die Halterung des PAS lässt sich der Höhe und dem Winkel des Armes anpassen. Zwar handelt es sich bei der Dockingstation nur um einen ersten Prototyp, jedoch erfüllt er bereits das Anforderungsprofil. «In weiteren Tests könnte man die optimalen Einstellungen evaluieren und diese dann in die Entwicklung einer kompakteren Serienlösung einfliessen lassen», sagt Michaela Wenger. Gut möglich, dass sie sogar selbst am Projekt weiterforschen wird. Denn nach ihrem Abschluss tritt sie eine Stelle als wissenschaftliche Assistentin am IMES an.