Detalj av den 3D-printade transradiala myoelektriska protesen. Kredit:Polytechnic University of Catalonia
Femton kandidat- och masterstudenter från Barcelona School of Industrial Engineering (ETSEIB) vid Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) delar samma dröm:att förbättra livskvaliteten för personer med funktionsnedsättning med hjälp av hjälpmedel. Specifikt utvecklar det unga biomedicinska ingenjörsteamet Arm2u en transradiell protes – som ersätter en arm som saknas under armbågen – med myoelektrisk kontroll (dvs kontrollerad av de naturliga elektriska signaler som produceras av muskelkontraktion).
Efter att ha skapat en första protes förra året har teamet tagit ett steg framåt genom att skapa en andra prototyp, en fullt fungerande robotarm som möjliggör handpronosupination (underarmsrotation) och öppnings-/stängningsrörelser. Den är baserad på EMG-sensorer, som samlar in kommandon från patientens muskelsammandragning och omvandlar dessa elektriska impulser till en signal som mikrokontrollern kan förstå och använda.
Protesen är 3D-printad med PLA-plast, så den kan tillverkas till en låg kostnad, som förklaras av Lluís Bonet Ortuño, en av teamledarna:"Ett av våra huvudmål när vi utvecklade protesen var att göra en prototyp med prisvärd teknologi. så att den kunde produceras och modifieras ständigt utan en hög kostnad. Med hjälp av 3D-utskrift har vi skapat en protes till en mycket lägre kostnad än liknande proteser på marknaden."
Prototypdelar
Designad helt av Arm2u-teamet, innehåller prototypen fyra grundläggande delar som fungerar på ett koordinerat sätt för att möjliggöra rörlighet:uttaget, som håller enheten stadigt på lemmen; prono, som lagrar det mesta av elektroniken och innehåller kontroll- och statusinformationselementen för protesen; griparen, ett klämformat element för att manipulera föremål; och slutligen den elektroniska delen, som använder en Arduino Uno mikrokontroller för att ansluta sensorer, motorer och andra element för att styra enheten och rapportera dess status till användaren.
Den andra modellen har flera förbättringar, såsom en integrerad LCD-skärm, som kontinuerligt rapporterar protesens status och ger information om batteritid, ansträngning med fingertopparna, den inre temperaturen och mer.
Dessutom har den nya designen förbättrad anpassningsförmåga som möjliggör anpassning till användarens armstorlek och en reducerad totalvikt jämfört med den tidigare modellen, vilket gör den mer bekväm.
Lagarbete
Arm2u är ett universitetslag skapat i Barcelona 2018 och baserat på ETSEIB. Det är en multidisciplinär grupp studenter från ETSEIB:s kandidatexamen i industriell teknikteknik, magisterexamen i industriell teknik och masterexamen i automatisk styrning och robotik, med intressen för mekanik och elektronik som tillämpas på bioteknik.
Med syftet att tänja på gränserna för protetikindustrin är teamet organiserat i tre områden:mekanikavdelningen, som ansvarar för att utveckla en konceptuell CAD-modell – både kinetiska och statiska simuleringar – materialval och forskning om tillverkningssystem; elektronikavdelningen, som ansvarar för att kontrollera de multipla ställdonen i protesen och inhämtning av myoelektriska signaler; och ledningsavdelningen, med ansvar för att utveckla affärs- och ekonomiska planer, hantera resurser och budget, intern ledning, kommunikation och annat.
Enligt Aleix Ricou, också en teamledare, "målar teamet att utveckla nya proteser för att hjälpa människor i vardagen och fortsätta forskningen inom biomedicinsk teknik. Vi vill bli ett ledande universitetsteam för alla studenter som vill lära sig om detta område och vi är öppna för att arbeta med alla som delar vår oro."
En FME-student, Arm2u-bäraren
Bäraren är en nyckelaktör i design och utveckling av proteser, är den person för vilken prototypen är skräddarsydd och som testar dess funktioner i en verklig miljö. När det gäller robotarmen designad av Arm2u-teamet är bäraren Kyle Briggs, en amerikansk student på magisterexamen i statistik och operationsforskning vid UPC:s School of Mathematics and Statistics (FME).
Efter att ha använt flera proteser under hela sitt liv för att göra aktiviteter som att cykla eller arbeta, erkänner Kyle att han tycker om att bära protesen som utvecklats av ETSEIB-teamet. Eleven "tävlade" med Arm2u-protesen vid Cybathlon Challenge i Zürich, Schweiz, den 18 maj. I den här tävlingen testar personer med fysiska funktionsnedsättningar proteser, utvecklade av forskarteam från universitet och företag runt om i världen, genom att ta sig an vardagliga uppgifter, som att hantera och transportera föremål och placera dem i en specifik position inuti kuber med olika slitsar.
Nu ser teamet fram emot 2024 Cybathlon, som är huvudevenemanget, som består av sex tester. Att delta i den här typen av upplevelser är mycket positivt, eftersom det stärker banden mellan teammedlemmarna. Som förklarat av studenterna, "att genomföra ett ingenjörsprojekt och presentera det internationellt inför andra yrkesverksamma är en givande upplevelse, det får oss att känna oss stolta och ger oss chansen att uppleva den typ av situationer som vi kan möta i vår framtid. professionella karriärer. Att sträva efter ett gemensamt mål som ett team gör att vi kan möta denna utmaning tillsammans, ge varandra styrka och stöd, och att komplettera våra färdigheter för att utföra lagets uppdrag." + Utforska vidare
