قدم زدن در پیاده روی یا خیابان سنگفرش با پای مصنوعی یک پیشنهاد خطرناک است - ممکن است ، اما حتی در زمینهای نسبتاً آسان ، افرادی که از پروتز برای پیاده روی استفاده می کنند بیشتر از سایرین سقوط می کنند. اکنون ، مهندسان مکانیک دانشگاه استنفورد یک پایش پروتز پایدارتر و روشی بهتر برای طراحی آنها ایجاد کرده اند که می تواند زمین چالش برانگیز را برای افرادی که پای پایینی خود را از دست داده اند ، قابل مدیریت تر کند.
بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم کوچک
سنگ بنای طراحی جدید نوعی پای سه پایه است که با تغییر فعال فشار بین سه نقطه تماس مختلف ، به زمین خشن پاسخ می دهد. به اندازه پا ابزار مهم است ، این تیم برای شبیه سازی سریع و بهبود نمونه های اولیه خود توسعه یافت.
استیون کالینز ، استادیار مهندسی مکانیک و عضو استنفورد بیو ایکس می گوید: "شبیه سازهای پروتزی به ما امکان می دهند بسیاری از طرح های مختلف را بدون استفاده از سخت افزار جدید آزمایش کنیم." وی گفت: "اساساً ، ما می توانیم هر نوع ایده طراحی دیوانه ای را كه ممكن است داشته باشیم امتحان كنیم و ببینیم كه مردم چگونه به آنها پاسخ می دهند ،" بدون اینكه بخواهیم هر ایده را بطور جداگانه بسازیم ، كوششی است كه می تواند ماه ها یا سالها برای هر طراحی متفاوت انجام دهد.
دانشجوی کارشناسی ارشد وینسنت چیو ، محقق بعد از دکترا الکساندرا ولوشینا و کالینز در مقاله ای که در IEEE Transactions of Engineering Biomedical (مهندسی زیست پزشکی) منتشر شده است ، ساخت و اولین آزمایشات شبیه ساز پروتز خود را توصیف می کنند .
تنظیم بر روی زمین
حدود نیمی از میلیون نفر در ایالات متحده اندام پایینی خود را از دست داده اند ، با اثراتی که فراتر از آن فراتر رفته و حرکت آن را سخت تر می کند. افرادی که قطع عضو در پا دارند ، پنج برابر بیشتر از اینها در طول یک سال سقوط می کنند ، که ممکن است به دلیل عدم مشاغل اجتماعی کمتر منجر شود. یک اندام پروتز بهتر می تواند نه تنها تحرک بلکه کیفیت کلی زندگی را نیز بهبود بخشد.
اعتبار: کورت هیکمن
یکی از مناطق مورد علاقه خاص ساختن اندامهای پروتز است که می توانند زمین خشن را بهتر تحمل کنند. فکر می کنم راه حل ، چیو ، ولووشینا و کالینز ، ممکن است یک سه پایه با پاشنه عقب و دو انگشت پا به جلو باشد. مجهز به سنسورها و موتورهای موقعیت ، پا می تواند جهت تنظیم خود را برای پاسخ به زمین های مختلف تنظیم کند ، به همان اندازه که کسی با پا دست نخورده می تواند انگشتان پا را حرکت داده و مچ پا را خم کند تا هنگام حرکت بر روی زمین خشن جبران کند.
اما مهندسین می دانستند كه كامل بودن طراحی دشوار خواهد بود - حتی با طرح های ساده ، رویكرد متعارف می تواند سالها یا بیشتر طول بكشد. چیو گفت: "ابتدا باید ایده خود را مطرح کنید و سپس آن را نمونه سازی کنید و سپس یک نسخه ماشینکاری زیبا تهیه کنید." "این ممکن است چندین سال طول بکشد ، و بیشتر اوقات می فهمید که در واقع کار نمی کند."
طراحی شتاب
چیو و تیمش فکر کردند که می توانند روند کار را با ایجاد یک شبیه ساز سرعت بخشند که روند طراحی را روی سر خود می چرخاند. در عوض ساختن اندام پروتز کسی که می تواند در دنیای واقعی آزمایش کند ، تیم به جای آن یک پایه پایه سه پایه ساخته ، سپس آنرا به موتورهای قدرتمند خارج از سیستم و سیستمهای رایانه ای که کنترل نحوه پاسخگویی پا به عنوان یک کاربر بر روی همه انواع کنترل می کنند ، بستند. زمین
با انجام این کار ، تیم می تواند طراحی خود را معطوف کند که پروتز چگونه باید کار کند - چه حرکتی باید پا را در حین راه رفتن فشار دهد ، چه پاشنه پا بهار باشد و غیره. ارزان در همان زمان.
تاکنون این تیم نتایج حاصل از کار با یک شرکت کننده ، یک مرد 60 ساله را که به دلیل دیابت پایش زیر زانو را از دست داده است ، گزارش کرده است و نتایج اولیه نوید بخش است - باعث می شود تیم امیدوار باشد که بتواند آن نتایج را بگیرد و آنها را برگرداند به پروتزهای تواناتر
کالینز گفت: "یكی از كارهایی كه ما از انجام آن هیجان زده می شویم این است كه آنچه را در آزمایشگاه می یابیم به سبك و كم مصرف و در نتیجه دستگاههای ارزان قیمت كه می توانند در خارج از آزمایشگاه آزمایش كنند ، ترجمه كنیم." "و اگر این مسئله خوب پیش رود ، ما دوست داریم به این محصول محصولی که مردم می توانند در زندگی روزمره از آن استفاده کنند ، کمک کنیم."
قدم زدن در پیاده روی یا خیابان سنگفرش با پای مصنوعی یک پیشنهاد خطرناک است - ممکن است ، اما حتی در زمینهای نسبتاً آسان ، افرادی که از پروتز برای پیاده روی استفاده می کنند بیشتر از سایرین سقوط می کنند. اکنون ، مهندسان مکانیک دانشگاه استنفورد یک پایش پروتز پایدارتر و روشی بهتر برای طراحی آنها ایجاد کرده اند که می تواند زمین چالش برانگیز را برای افرادی که پای پایینی خود را از دست داده اند ، قابل مدیریت تر کند.
بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم کوچک
سنگ بنای طراحی جدید نوعی پای سه پایه است که با تغییر فعال فشار بین سه نقطه تماس مختلف ، به زمین خشن پاسخ می دهد. به اندازه پا ابزار مهم است ، این تیم برای شبیه سازی سریع و بهبود نمونه های اولیه خود توسعه یافت.
استیون کالینز ، استادیار مهندسی مکانیک و عضو استنفورد بیو ایکس می گوید: "شبیه سازهای پروتزی به ما امکان می دهند بسیاری از طرح های مختلف را بدون استفاده از سخت افزار جدید آزمایش کنیم." وی گفت: "اساساً ، ما می توانیم هر نوع ایده طراحی دیوانه ای را كه ممكن است داشته باشیم امتحان كنیم و ببینیم كه مردم چگونه به آنها پاسخ می دهند ،" بدون اینكه بخواهیم هر ایده را بطور جداگانه بسازیم ، كوششی است كه می تواند ماه ها یا سالها برای هر طراحی متفاوت انجام دهد.
دانشجوی کارشناسی ارشد وینسنت چیو ، محقق بعد از دکترا الکساندرا ولوشینا و کالینز در مقاله ای که در IEEE Transactions of Engineering Biomedical (مهندسی زیست پزشکی) منتشر شده است ، ساخت و اولین آزمایشات شبیه ساز پروتز خود را توصیف می کنند .
تنظیم بر روی زمین
حدود نیمی از میلیون نفر در ایالات متحده اندام پایینی خود را از دست داده اند ، با اثراتی که فراتر از آن فراتر رفته و حرکت آن را سخت تر می کند. افرادی که قطع عضو در پا دارند ، پنج برابر بیشتر از اینها در طول یک سال سقوط می کنند ، که ممکن است به دلیل عدم مشاغل اجتماعی کمتر منجر شود. یک اندام پروتز بهتر می تواند نه تنها تحرک بلکه کیفیت کلی زندگی را نیز بهبود بخشد.
اعتبار: کورت هیکمن
یکی از مناطق مورد علاقه خاص ساختن اندامهای پروتز است که می توانند زمین خشن را بهتر تحمل کنند. فکر می کنم راه حل ، چیو ، ولووشینا و کالینز ، ممکن است یک سه پایه با پاشنه عقب و دو انگشت پا به جلو باشد. مجهز به سنسورها و موتورهای موقعیت ، پا می تواند جهت تنظیم خود را برای پاسخ به زمین های مختلف تنظیم کند ، به همان اندازه که کسی با پا دست نخورده می تواند انگشتان پا را حرکت داده و مچ پا را خم کند تا هنگام حرکت بر روی زمین خشن جبران کند.
اما مهندسین می دانستند كه كامل بودن طراحی دشوار خواهد بود - حتی با طرح های ساده ، رویكرد متعارف می تواند سالها یا بیشتر طول بكشد. چیو گفت: "ابتدا باید ایده خود را مطرح کنید و سپس آن را نمونه سازی کنید و سپس یک نسخه ماشینکاری زیبا تهیه کنید." "این ممکن است چندین سال طول بکشد ، و بیشتر اوقات می فهمید که در واقع کار نمی کند."
طراحی شتاب
چیو و تیمش فکر کردند که می توانند روند کار را با ایجاد یک شبیه ساز سرعت بخشند که روند طراحی را روی سر خود می چرخاند. در عوض ساختن اندام پروتز کسی که می تواند در دنیای واقعی آزمایش کند ، تیم به جای آن یک پایه پایه سه پایه ساخته ، سپس آنرا به موتورهای قدرتمند خارج از سیستم و سیستمهای رایانه ای که کنترل نحوه پاسخگویی پا به عنوان یک کاربر بر روی همه انواع کنترل می کنند ، بستند. زمین
با انجام این کار ، تیم می تواند طراحی خود را معطوف کند که پروتز چگونه باید کار کند - چه حرکتی باید پا را در حین راه رفتن فشار دهد ، چه پاشنه پا بهار باشد و غیره. ارزان در همان زمان.
تاکنون این تیم نتایج حاصل از کار با یک شرکت کننده ، یک مرد 60 ساله را که به دلیل دیابت پایش زیر زانو را از دست داده است ، گزارش کرده است و نتایج اولیه نوید بخش است - باعث می شود تیم امیدوار باشد که بتواند آن نتایج را بگیرد و آنها را برگرداند به پروتزهای تواناتر
کالینز گفت: "یكی از كارهایی كه ما از انجام آن هیجان زده می شویم این است كه آنچه را در آزمایشگاه می یابیم به سبك و كم مصرف و در نتیجه دستگاههای ارزان قیمت كه می توانند در خارج از آزمایشگاه آزمایش كنند ، ترجمه كنیم." "و اگر این مسئله خوب پیش رود ، ما دوست داریم به این محصول محصولی که مردم می توانند در زندگی روزمره از آن استفاده کنند ، کمک کنیم."
زمستان می تواند یک مزاحمت مزرعه خورشیدی برای شبکه برق باشد