Ein weiches, tragbares Gerät , die die Muskeln , Sehnen und Bänder des Unterschenkels imitiert könnte in der Rehabilitation von Patienten mit Knöchel-Fuß- Erkrankungen wie Hängefuß helfen , sagte Yong - Lae Park, ein Assistent Professor für Robotik an der Carnegie Mellon University.
Park, der Arbeit mit Mitarbeitern an der Harvard University , der University of Southern California , MIT und BioSensics , entwickelt eine aktive Orthese mit weichen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen anstelle einer starren Außenskelett . Die weichen Materialien in Kombination mit pneumatischen künstlichen Muskeln ( PAMs ) , leichte Sensoren und fortschrittliche Steuerungssoftware , machte es möglich, dass der Roboter-Vorrichtung zur natürlichen Bewegungen im Sprunggelenk zu erzielen.
Die Forscher berichteten über die Entwicklung in der Zeitschrift Bioinspiration
Park , der das Werk getan , während ein Postdoktorand an der Harvard Wyss Institut für Biologisch inspirierte Technik, sagte der gleiche Ansatz könnte verwendet werden, um Rehabilitationsgerätenfür andere Gelenke des Körpers zu erstellen oder sogar auf weichen Chitinpanzer , die die Stärke der Erhöhung erstellen Trägerin .
Die Robotereinrichtung geeignet wäre zur Unterstützung Menschen mit neuromuskulären Erkrankungen des Fußes und des Knöchels mit zugehörigen Zerebralparese . Amyotrophe Lateralsklerose . multiple sklerose oder Schlaganfall . Diese Gangstörungen umfassen Spitzfuß , wobei der Vorderfußbereich Tropfen aufgrund von Schwäche oder Lähmung und equinus , bei dem die Aufwärtsbiegebewegungdes Knöchels beschränkt . Herkömmliche passive Knöchel Hosenträger können Gangart zu verbessern, aber langfristige Nutzung kann zu Muskelschwund wegen Nichtnutzung führen .
Aktiv, betriebene Geräte können Funktion zu verbessern und auch dazu beitragen, wieder Aufklärung der neuromuskulären Systems , sagte Park . "Aber die Beschränkung der traditionellen Außenskelett ist, dass es begrenzt die natürlichen Freiheitsgrade des Körpers ", fügte er hinzu. Der Knöchel ist von Natur aus in der Lage, eine komplizierte dreidimensionale Bewegung , aber die meisten starren exoskeletons erlauben nur einen einzigen Drehpunkt .
Die weiche Orthese dagegen konnten die Forscher die biologische Struktur des Unterschenkels zu imitieren. Künstliche Sehnen des Geräts wurden zu vier PAMs , die mit drei Muskeln im Vorderbein und eine in der Rückseite, die Knöchel Motion Control entsprechen befestigt . Der Prototyp der Lage ist, einen Knöchelbereichder sagittalen Bewegung von 27 Grad - ausreichend für eine normale Gangart .
Der Nachteil ist jedoch, dass die weichen Vorrichtung ist schwieriger zu steuern als einem starren Außenskelett . Es bedurfte also anspruchsvoller Mess um die Position des Knöchels und des Fußes und eine intelligentere System zur Steuerung Fußbewegung zu verfolgen , sagte Park .
Zu den Neuerungen im Gerät sind Sensoren einer berührungsempfindlichen künstlichen Haut, dünne Gummiplatten , die lange Mikrokanälen mit einer flüssigen Metalllegierung gefüllt enthalten . Wenn diese Gummischichten sind gedehnt oder gedrückt wird, werden die Formen der Mikrokanäle zu ändern, was wiederum bewirkt, daß Änderungen des elektrischen Widerstands der Legierung. Diese Sensoren wurden auf der Oberseite und auf der Seite des Sprunggelenks angeordnet .
Park der zusätzliche Untersuchungen erforderlich sind, um die Tragbarkeit der Vorrichtung zu verbessern . Dazu gehören künstliche Muskeln , die weniger sperrig als die kommerziell produzierten PAMs in diesem Projekt verwendet werden . Park sagte ein Folgeprojekt , das an einem der nächsten Fachtagung vorgestellt wird , verwendet flache, bandartige Aktuatoren anstelle der zylindrischen PAMs .
Das Gerät hat noch nicht an Patienten getestet, um seine Leistung als rehabilitative Werkzeug zu bestimmen.