Sukurti geresnę eiseną

Vienos dalies pigios pėdos protezavimo iš nailono prototipas. Tyrėjų sutikimu

Pažangus protezavimas amputuotiems asmenims siūlo daugybę bioninių galimybių. Tačiau jie gali kainuoti dešimtis tūkstančių dolerių, todėl daugeliui jie yra nepasiekiami.

Dabar MIT inžinieriai sukūrė paprastą, nebrangią, individualiai pritaikomą dirbtinę pėdą, kuri, nors ir neturi elektronikos ar judančių dalių, leidžia eiseną panašiai kaip darbingo žmogaus. Tyrėjai apskaičiavo, kad protezas, jei būtų gaminamas plačiu mastu, galėtų kainuoti daug mažiau nei esami gaminiai.

2012 m., netrukus po to, kai Amos Winter, SM '05, PhD '11, prisijungė prie mechanikos inžinerijos fakulteto, į jį kreipėsi dirbtinių galūnių gamintojas Jaipur Foot, kuris kasmet dovanoja tūkstančius savo pėdų protezų vartotojams Indijoje ir kitur. Jie gamina šią pėdą daugiau nei 40 metų, ji yra tvirta, todėl ūkininkai gali ją naudoti basi lauke, be to, ji yra gana gyva, sako Winter. Tačiau jis yra gana sunkus, o vidinė struktūra yra pagaminta rankomis, todėl gaminio kokybė labai skiriasi. Jaipur Foot paprašė Winter sukurti geresnę, lengvesnę pėdą, kurią būtų galima masiškai gaminti už mažą kainą.

Permąstydama tipišką pėdos dizainą, Winter komanda, vadovaujama Kathryn Olesnavage '12, SM '14, PhD '18, suprato, kad amputuoti asmenys, praradę galūnę žemiau kelių, negali jausti to, ką daro protezuota pėda. Vartotojui pėda yra tarsi juoda dėžė, sako Winter. Tai nėra susijusi su jų nervų sistema ir jie nėra glaudžiai sąveikauja su pėda.

Taigi, užuot bandę atkartoti darbingos pėdos judesius, jie sutelkė dėmesį į blauzdos judesius.

Sukūrę matematinį modelį, apibūdinantį protezo standumą, galimą judėjimą ir formą, jie prijungė duomenis apie žemės reakcijos jėgas, surinktus iš darbingų vaikštynių, kuriuos jie galėjo apibendrinti, kad nuspėtų, kaip naudotojo blauzda judės per vieną žingsnį. Tada jie sureguliavo imituojamos pėdos standumą ir geometriją, kad sukurtų blauzdos trajektoriją, panašią į sveiko kūno judesį.

Siekdama tiksliai nustatyti idealią pėdos formą, grupė imitavo įvairias pėdas, pašalindama formas, kurios modelio eisena nebuvo artima darbingai. Tada jie sumaišė ir suderino likusių formų ypatybes, kad gautų tokią, kuri sukūrė natūraliausią blauzdos trajektoriją. Rezultatas atrodo panašus į rogučių vaizdą iš šono.

Olesnavage ir Winter suprato, kad jei jie pakeistų standumą ir formą pagal žmogaus kūno svorį ir dydį, protezai taip pat sukurtų kojų judesius, panašius į darbingo ėjimo. Norėdami išbandyti šią idėją, jie sukūrė keletą pėdų savanoriams Indijoje, naudodami apdirbtą nailoną, medžiagą, pasirinktą dėl energijos kaupimo galimybių.

Puiku yra tai, kad ši pėda nesielgia kaip sveika pėda – nėra čiurnos ar padikaulio sąnario, sako Winter. Tai tik viena didelė struktūra, ir mums rūpi tik tai, kaip blauzda juda erdvėje. Dauguma bandymų buvo atliekami patalpoje, bet vienas vaikinas išbėgo į lauką, jam tai labai patiko. Tai suteikia jūsų žingsniui spyruoklę.

Italų turistinių batų gamintojas „Vibram“ kuria tikrovišką protezui skirtą dangą, kuri taip pat suteiks jam sukibimą su purvinu ar slidžiu paviršiumi. Tyrėjai kitą vasarą planuoja išbandyti protezus ir apdangalus su savanoriais Indijoje.

Šis modelis gali pakeisti pramonę, sako Winter, nes galime visiškai įvertinti pėdą ir pritaikyti ją asmenims bei naudoti pigesnes medžiagas.

paslėpti