En las últimas dos décadas, la tecnología de prótesis de extremidades ha crecido a pasos agigantados. Hoy en día, las prótesis más avanzadas incorporan microprocesadores que funcionan con giroscopios, acelerómetros e hidráulicos a bordo para permitir que una persona camine con una marcha normal.las prótesis de línea pueden costar más de $ 50,000.
Amos Winter tiene como objetivo desarrollar una rodilla protésica pasiva y de baja tecnología que funcione casi tan bien como las prótesis de alta gama, a una fracción del costo.
"Buscamos esta oportunidad disruptiva", dice Winter, profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT. "Si podemos hacer una rodilla que ofrezca un rendimiento similar a una rodilla de $ 50,000 por unos pocos cientos de dólares, eso es un juego-cambiador "
Ahora Winter y sus colegas han dado un paso significativo hacia ese objetivo. En un artículo publicado en Transacciones IEEE en Sistemas Neurales e Ingeniería de Rehabilitación , el equipo informa que ha calculado el par ideal que debe producir una prótesis de rodilla, dada la masa de los segmentos de las piernas, para inducir una cinemática apta para el cuerpo o una marcha normal.
Utilizando los resultados del documento, el grupo ha construido un prototipo de prótesis de rodilla que genera un perfil de torsión similar al de las rodillas sin discapacidad, utilizando solo elementos mecánicos simples como resortes y amortiguadores. El equipo está probando el prototipo en India,donde viven actualmente unos 230,000 amputados por encima de la rodilla.
"En lugares como India, todavía hay un estigma asociado con esta discapacidad", dice Winter. "Es menos probable que consigan un trabajo o se casen. La gente quiere estar de incógnito si puede".
Los coautores del artículo incluyen al estudiante graduado Murthy Arlekatti y Yashraj Narang, un estudiante de doctorado en la Universidad de Harvard.
par de sintonización
La mayoría de los amputados en los países en desarrollo usan prótesis pasivas, diseños simples y baratos sin partes móviles. "Cuando ves que las personas caminan en ellas, tienen una cojera bastante distintiva", dice Winter. En parte, eso se debe a que las prótesis pasivas noajustar la cantidad de torque ejercido cuando una persona camina. Por ejemplo, en una caminata normal, la rodilla se flexiona ligeramente, justo antes de que el pie se despegue del suelo, un cambio en el torque que mantiene estable el centro de masa de una persona.La rodilla protésica rígida e inflexible causaría que una persona se balancee hacia arriba y hacia abajo con cada paso.
Winter razonó que para producir una prótesis de rodilla pasiva que imita la marcha normal, también tendría que imitar las fuerzas cambiantes, o el perfil de torque, durante la marcha normal. Él y su equipo buscaron en la literatura científica datos sobre la marcha normaly encontré un conjunto de datos completo que representaba la marcha de una persona, incluido el ángulo de sus articulaciones, el peso de cada segmento de pierna y la fuerza de reacción del suelo, la fuerza entre el suelo y el pie, durante un solo paso o marchaciclo.
Los investigadores utilizaron las mediciones para calcular un perfil de torque, la cantidad de torque generado por la rodilla durante la caminata normal. Como las prótesis son generalmente de un tercio a la mitad del peso de las piernas y los pies humanos, los investigadores ajustaron el torqueperfil para aplicar a segmentos de pierna más claros.
"Si aplicara niveles saludables de torque a una extremidad mucho más liviana, su cinemática se estropearía", dice Winter. "Las extremidades robóticas están diseñadas para reducir ese torque. Nuestro desafío era cómo ajustar el perfil de torquepara obtener un movimiento sano, con una prótesis de rodilla pasiva? "
Luego, los investigadores analizaron si podían construir una rodilla protésica para replicar el perfil de torque ajustado, utilizando elementos mecánicos simples. Actualmente, el grupo ha diseñado un prototipo simple que incluye un resorte y dos amortiguadores que actúan como pastillas de freno. El resortepermite que la rodilla se doble justo antes de que el pie se despegue del suelo. Al mismo tiempo, el primer amortiguador se engancha para evitar que la pierna se balancee hacia atrás. El segundo amortiguador se engancha a medida que la pierna se balancea hacia adelante, para reducir la velocidad justo antes deel talón golpea el suelo
El equipo de Winter ahora está probando el diseño con voluntarios en India.
"Este fue un prototipo rápido y sucio, pero hasta ahora, estamos viendo buenos indicadores de la marcha natural", dice Winter. "Todavía no estoy listo para reclamar la victoria, pero [este documento] presenta una hoja de ruta quees muy diferente de lo que se ha hecho antes, lo que nos permitirá lograr un rendimiento muy alto a bajo costo. Y eso es lo que buscamos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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