orthopedie samenvatting OTD2

Hoofdstuk 2: passieve mechanische componenten in orthopedie

Mechanische concepten: veren en dempers

Veren dempers
 Wet van Hooke bij een veer  F = k*x  zorgt voor energieverlies in een veer
Veer = elastische constructie- element dat een Behoud van energie in een veer: er wordt energie
tegenkracht levert die toeneemt met de geleverd om een veer te verkorten of verlengen, bij
verplaatsing  slaat mechanische energie op + het loslaten wordt diezelfde energie weer
laat die ook weer vrij teruggegeven
 Behoud van energie = er wordt energie Een demper laat eigenlijk energie uit het systeem
geleverd om veer te verkorten of te verlengen. verdwijnen (door het om te zetten naar een andere
Wanneer de veer wordt losgelaten wordt vorm van energie zoals warmte).
diezelfde energie weer teruggegeven.
→ Laat energie uit het systeem verdwijnen
Stijfheid van veer hangt af van: (visco- elasticiteit)
 elasticiteitsmodulus van het materiaal: hoe → Pneumatische demper: op basis van luchtdruk
hoger E, hoe stijver de veer → Hydraulische demper: op basis van vloeistof
 diameter: hoe hoger d, hoe stijver de veer
 aantal windingen: meer windingen over een
langere afstand = stijvere veer
 dikte windingen: hoe dikker, hoe stijver veer
 ruimte tussen windingen: meer ruimte tussen
windingen is meer ruimte om samen te
drukken dus grotere ROM


Soorten veren

Schroefveer Torsieveren
 Trek- of drukbelasting = kracht wordt niet lineair aangebracht, maar als
moment  hoekverdraaiing
Bladveren
1) Helix torsieveer = schroevenveer: wordt
= Balk waarvan de lengte veel groter is dan de
dikte die belast wordt door buiging. belast met een draaiende beweging
 Buigbelasting: doorbuiging balk  belasting  Vb: wasknijper, muizenval
weg = oorspronkelijke vorm 2) Torsiebalk = bladveer: balk met weerstand
 Vb: ophanging auto’s tegen torsie die belast wordt met torsie
3) Spiraal torsieveer/klokveren: verschillende
windingen van de veer rond elkaar gestapeld
Gasveren
4) Excentrische trek-/drukveer: wanneer een
= cilinder met zuiger, gas wordt door de zuiger in
veer die op trek/druk kan belast worden
de cilinder samengedrukt. Een ventiel in de zuiger
excentrisch (= niet door het midden, niet
zorgt ervoor dat de beweging gedempt wordt
door de rotatie-as) gaat plaatsen
 Trek- of drukbelasting
 Vb: hoog- laag tafels, koffers van auto’s

Schotelveren
= ideaal om grote krachten op te vangen
 Stijfheid neemt af bij minder kracht

1

,Nieuwe veerconstante combineren door:

 Serie: allebei dezelfde kracht: Ktot = K1 + K2
 Parallel: allebei dezelfde verlening. Kracht die de veren geven is afhankelijk van hun stijfheid
1 1 1
 veer met grootste constante geeft ook meeste kracht: = +
Ktot K1 K2




Scharnieren en mechanische gewrichten

Scharnier = mechanische lager die 2 onderdelen met elkaar verbindt en zorgt dat er een
rotatiebeweging tussen de twee onderdelen plaatsvindt (rond 1 as, het draaipunt).

Doelen:
 Zorgen dat gewricht maar in beperkt aantal vlakken kan bewegen (ROM in andere vlakken
limiteren)
 ROM in bewegingsrichting van scharnier beperken/limiteren
 Stijfheid toevoegen om de beweging in 1 richting tegen te werken/te dempen en zo in de andere
richting te assisteren.
 Belang van de uitlijning van het scharnier!




2

, Hoofdstuk 3: gestuurde/actieve componenten in orthopedie
Gestuurde componenten
= worden aangestuurd door een externe bron en voeren de passieve taken uit ipv het regelen van de
stroom in een circuit

Actieve componenten
= hebben een actieve rol in het regelen van de stroom in een circuit, kunnen stroom of spanning
regelen en versterken. Actieve componenten hebben een ingangssignaal nodig om te functioneren,
maar kunnen het signaal vervolgens versterken of verzwakken om het gewenste effect te bereiken.

Sensoren

EMG = elektromyografie Sterkte van de elektromagnetische golven
 het meten van spierexcitaties is afhankelijk van:
= elektronische golven worden gemeten. Deze golven  Sterkte spiercontractie
komen overeen met ladingsverschuivingen van de spieren.  Aantal onderliggende spiervezels
Het opmeten gebeurt op 2 manieren:  Afstand tot spiervezels
 Oppervlakte-elektroden: 2 metalen kort naast elkaar.  Weerstand van de huid: wordt
Wanneer de ladingsverschuivingen onder de verkleind door gel te gebruiken
elektroden passeren, kunnen ze opgemeten worden
doordat het materiaal de elektrische Data correcter interpreteren 
potentiaalveranderingen detecteert. 2 standaardmetingen vooraf:
 Naald-elektroden: er wordt een naald in de spier  nulmeting: EMG-signaal wanneer spier
gestoken om lokaal de potentiaalverschillen te meten. niet geactiveerd wordt.
Voordeel: geen ruis elementen  volledige-contractie-meting: EMG-
signaal wanneer spier volledig
geactiveerd wordt.

Gyroscoop
 het meten van hoeksnelheden
 Dit wil zeggen, als je het op een ronddraaiend rad zou plaatsen, dan meet de gyroscoop met hoeveel
toeren per minuut (of radialen per seconde) het rad ronddraait.
 Door een gyroscoop op beide onderbenen aan te brengen kunnen, terwijl je wandelt, de zeven
verschillende gangfasen gedetecteerd worden.
 Vb (in orthopedie): op het moment dat je je been op de grond zet (bij hielcontact) verandert de
hoeksnelheid van je onderbeen van richting, en is dus de hoeksnelheid eventjes nul. Een algoritme kan dit
detecteren en een signaal naar het orthopedisch hulpmiddel doorsturen → de voet maakt contact met de
grond, dus de weerstand tegen plantairflexie mag wat minder worden


Rekstrookjes
 het meten van rek
 De rek van materiaal wordt opgemeten in een omweg via de weerstand van een draad
 Het rekstrookje wordt op een oppervlakte geplakt. Wanneer het oppervlakte rek ondervindt, zal
de lengte van de weerstandsdraadjes in het rekstrookje veranderen.
 Wordt vaak gebruikt in krachtsensor
 Weerstand draad: R = (𝜌.𝑙)/𝐴




3