Bicycle for paraplegics

Durch die Entwicklung eines Rollstuhl-Fahrrades wird es Querschnittgelähmten ermöglicht, ein Fahrrad durch eigene Muskelkraft anzutreiben. Die Beinmuskulatur wird dabei durch Elektrostimulation über Oberflächenelektroden künstlich aktiviert. Erste Tests mit querschnittgelähmten Probanden haben gezeigt, daß sowohl ein Losfahren als auch ein selbständiges Fortbewegen mit dem Fahrradrollstuhl möglich ist. Projektbeschreibung: Durch Funktionelle Elektrostimulation (FES) können Muskel, deren neurale Verbindung zum Zentralnervensystem unterbrochen ist, künstlich aktiviert werden. In einem interdisziplinären, an der TU Wien (Institut für Mechanik, Institut für Maschinenelemente) in Zusammenarbeit mit der Universität Wien (Institut für Biomedizinische Technik und Physik) und dem Wilhelminenspital Wien (Institut für Physikalische Medizin) durchgeführten FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) - Projekt wurde nun ein Fahrradrollstuhl für Querschnittgelähmte entwickelt, welcher von Querschnittgelähmten durch künstliche Aktivierung der Beinmuskulatur mittels FES angetrieben wird. Tretbewegung durch FES: Für die Tretbewegung durch FES muß die durch die Muskulatur erzeugte Kraft in ein möglichst hohes Antriebsmoment umgewandelt werden. Dazu wurde eine optimierte Pedalbahn entwickelt, die sich in der Form etwas von der herkömmlichen Kreisbahn unterscheidet. Die Stimulationsbereiche der Muskel werden von der elektronischen Steuerung jeweils so berechnet, daß jede der insgesamt drei verwendeten Muskelgruppen (Quadriceps, Hamstrings, Gluteus Maximus) pro Bein genau in dem Bereich des Tretzykluses aktiv ist, wo sie ein positives Antriebsmoment erzeugt. Fahrradaufbau: Durch einen Fahrradvorsatz, der neben dem Vorderrad auch sämtliche Antriebskomponenten enthält, kann ein handelsüblicher Rollstuhl zum Fahrradrollstuhl umgerüstet werden. Ein ebenfalls vorhandener Hilfsmotor kann ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugen, falls Steigungen überwunden werden müssen oder die Muskulatur z.B. durch Ermüdung nicht mehr genug Antriebskraft erzeugt. Die aufgebrachten Pedalkräfte und die Kniewinkel werden ständig meßtechnisch überwacht. Beim Auftreten zu hoher Kräfte - z. B. bei Spasmen - oder Überstrecken des Knies werden sofort die Stimulation ab- und Motor in Leerlauf geschalten um Verletzungen zu vermeiden. Motivation: Das Training mit FES hat für den Patienten eine Vielzahl gesundheitlicher Vorteile: die Muskelatrophie wird gebremst, die Durchblutung des Gewebes wird gefördert und der Bildung von Druckgeschwüren vorgebeugt, das Herz-Kreislaufsystem wird trainiert. Um trainingswirksame Effekte zu erzielen, ist jedoch regelmäßiges (tägliches) Training notwendig. Durch den Fahrradrollstuhl werden also, was für den Patienten einen besonderen Anreiz darstellt, die gesundheitlichen Vorteile des FES-Trainings mit dem Erlebnis der selbständigen Fortbewegung verbunden.