2000 - Fluidhand 3

Mit der dritten Generation der Fluidhand übertrug Schulz die Technik der flexiblen Fluidaktoren auf eine Handprothese. Um höhere Greifkräfte zu erzielen, wurden die Antriebe für das Greifen auch schwerer Objekte modifiziert. Die aufgefalteten, mit Gewebe armierten Silikonschläuche wurden durch Miniaturfaltenbälge ersetzt, die wiederum mit einem Gewebe ummantelt und in den Falten durch Nylonfäden formstabil an Gelenken aus Aluminium befestigt wurden. Drei Antriebselemente in jedem Finger, wobei die beiden distalen Faltenbalge miteinander gekoppelt wurden, sowie 2 Antriebe im Daumen ermöglichen bei dieser Hand eine Bewegung von 14 Gelenkachsen, das entspricht 14 DOF bei 10 iDOF. Angetrieben wurden die Fluidaktoren mittels einer Miniatur-Hydraulik. Das Steuerungssystem, bestehend aus Pumpe, Ventil, Elektronik, Sensorik und Tank wurden über einen ca. 1m langen Schlauch mit der Prothese verbunden. Die Hydraulikeinheit hatte die Größe eines tragbaren Telefons und wurde am Gürtel getragen.

Die tragende Struktur der Prothesenhand wurde dem Skelett der menschlichen Hand nachempfunden. Die strahlenförmig verlaufenden Mittelhandknochen, die in die Langfinger übergehen, sind in der Handwurzel beweglich gelagert, zwischen den Mittelhandknochen befinden sich Federelemente, die die Mittelhand elastisch aufspannen. Durch diesen Aufbau wird eine natürlich wirkende passive Abduktion der Langfinger erreicht, mit einer positiven Wirkung auf die Adaptionsfähigkeit der Hand beim Greifen und auf die natürliche Haptik der Hand hat. Die Faltenbalgantriebe werden bei der Bewegung eines Fingergelenks mit Flüssigkeit, in der Regel Wasser, mit einem Druck von bis zu 6bar aufgepumpt. Der expandierende Faltenbalg beugt dabei das Fingergelenk. Die Streckung des Gelenks wird zum Teil durch das Absaugen des Antriebs erreicht, zum Teil durch ein zusätzliches elastisches Rückstellband. Das Gewicht der Prothese beträgt 190g, die Greifkraft am Finger ca. 5N. In diesem Prothesen-Funktionsmuster wurden über den Hydraulikschlauch alle Finger gleichzeitig befüllt und entleert um die Funktion der Hand und das adaptive Greifen zu untersuchen. Als Kosmetiküberzug und zur Herstellung einer Funktionsoberfläche, wurde ein individuell angepasster Latexhandschuh hergestellt. Ein erstes Funktionsmuster wurde an der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg erfolgreich getestet. Schulz, mittlerweile Leiter einer interdisziplinären Forschungsgruppe, konnte nun die Arbeiten an einer Handprothese als Programmorientierte Forschung als Schwerpunktthema etablieren.