Federstufen erleichtern Treppensteigen

Alternative zum Aufzug oder Treppenlift soll vor allem älteren Menschen Auf- und Abstieg erleichtern
Prototyp einer Treppe mit an Federn aufgehängten Stufen, die den Kraftaufwand bei Auf- und Abstieg um etwa ein Fünftel reduziert.
Prototyp einer Treppe mit an Federn aufgehängten Stufen, die den Kraftaufwand bei Auf- und Abstieg um etwa ein Fünftel reduziert.
© Yun Seong Song et al (2017)
Atlanta (USA) - Rolltreppen und Aufzüge benötigen viel Energie und selbst Treppenlifte lassen sich nicht in allen Häusern installieren. Eine günstige und dennoch effiziente Steighilfe für ältere Menschen könnte nun eine Treppe mit gefederten Stufen bieten. Amerikanische Wissenschaftler entwickelten nun einen Prototyp einer Treppe mit einem passiven, nur durch das Körpergewicht aktivierten Federmechanismus. In der Fachzeitschrift „Plos One“ erläutern sie, wie ihre Treppe den Kraftaufwand beim Treppensteigen mindern und die Gelenke schonen konnte.

„Günstige und einfach zu installierende Federstufen könnten vielen Menschen die Beweglichkeit in ihrem Haus lange sichern“, sagt Karan Liu vom Georgia Institute of Technology in Atlanta. Ihr Prototyp einer gefederten Stufe besteht aus einem Aluminiumrahmen und einer Trittplatte, die mit je zwei Federn an den beiden Seiten befestigt ist. Über einen elektronischen Drucksensor wird ein Elektromagnet kontrolliert, der die einmal belastete Trittplatte mit gespannten Federn in dieser Position hält.

Neun Testpersonen mit unterschiedlichem Körpergewicht probierten die Federstufen aus. Dabei wurde über Sensoren am Körper der Probanden der Kraftaufwand und die Kniegelenkbelastung beim Absteigen und beim Aufsteigen gemessen. Beim Absteigen ragte eine Trittplatte mit entspannten Federn bis auf das gleiche Niveau der darüber liegenden Stufe heran. Schritt nun eine Testperson auf diese Platte, sank sie um knapp 20 Zentimeter ab, die Federn wurden gespannt und der Elektromagnet hielt die Trittplatte in dieser Position fest.

Beim Aufsteigen nahm die Testperson die erste Stufe aus eigener Kraft. Durch diesen Tritt aktivierte sie einen Sensor und der Elektromagnet ließ die untere Trittplatte los. Über die Entspannung der Federn wurde das zweite Bein auf das Niveau der oberen Stufe angehoben. Dieser Ablauf wiederholt sich in dem dreistufigen Versuchsaufbau bei jeder Stufe. Der Kraftaufwand beim Aufstieg verringerte sich dadurch um etwa 20 Prozent. Die Belastung des Kniegelenks reduzierte sich gar um knapp 38 Prozent. Auch beim Abstieg unterstützte diese Federtreppen die Bewegungen der Testpersonen, allerdings mit etwas geringerer Kraftersparnis.

Liu ist überzeugt, dass sich ihre gefederten Treppenstufen weit günstiger als jeder Treppenlift auf jeder Treppe nachträglich installieren lässt. Strom werde nur für die Steuerelektronik benötigt. Je nach Stärke der Federn könnten Personen mit bis zu 122 Kilogramm Körpergewicht von dieser passiven Steighilfe profitieren. Ob und wann diese Idee bis zu einem variabel einsetzbaren Produkt weiterentwickelt wird, lässt sich heute aber noch nicht absehen.

© Wissenschaft aktuell


 

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