Каждые 30 секунд где-то в мире ампутируют ногу из-за диабета. Эти пациенты часто страдают невропатией, потерей чувствительности в нижних конечностях и поэтому не могут обнаружить повреждения, возникающие в результате неподходящего протеза, что приводит к ампутации конечности.

В Biomicrofluidics канадские ученые раскрывают свою разработку нового типа протеза с использованием мягкой робототехники с поддержкой микрофлюидики, которая обещает значительно уменьшить изъязвления кожи и боль у пациентов, перенесших ампутацию между лодыжкой и коленом.

Более 80% ампутаций нижних конечностей в мире являются результатом диабетических язв стопы, и известно, что нижняя конечность отекает в непредсказуемое время, что приводит к изменению объема на 10% и более.

Как правило, протез , используемый после ампутации, включает тканевые и силиконовые вкладыши, которые можно добавлять или снимать для улучшения прилегания. Человеку с ампутированной конечностью необходимо вручную менять вкладыши, но невропатия, ведущая к ухудшению чувствительности, затрудняет это и может привести к большему повреждению оставшейся конечности.

«Вместо того, чтобы создавать новый тип гильзы протеза, типичный вкладыш для конечностей из силикона и ткани заменяется одним слоем вкладыша со встроенными мягкими флюидными приводами в качестве промежуточного слоя», — говорит автор Кэролин Рен из Университета Ватерлоо. «Эти приводы предназначены для надувания до различного давления в зависимости от анатомии культи, чтобы уменьшить боль и предотвратить образование пролежней».

Ученые начали с недавно разработанного устройства, использующего пневматические приводы для регулировки давления в гнезде протеза. Это первоначальное устройство было довольно тяжелым, что ограничивало его использование в реальных ситуациях.

Чтобы решить эту проблему, группа разработала способ миниатюризации приводов. Они разработали микрофлюидный чип с 10 встроенными пневматическими клапанами для управления каждым приводом. Вся система управляется миниатюрным воздушным насосом и двумя электромагнитными клапанами, которые подают воздух к микрофлюидному чипу. Блок управления небольшой и достаточно легкий, чтобы его можно было носить как часть протеза.

Медицинский персонал с большим опытом работы с протезами был частью команды и предоставил подробную карту желаемого давления для гнезда протеза. Группа провела обширные измерения контактного давления, создаваемого каждым приводом, и сравнила их с желаемым давлением для рабочего протеза.

Было обнаружено, что все 10 приводов создают давление в желаемом диапазоне, что позволяет предположить, что новое устройство будет хорошо работать в полевых условиях. В будущих исследованиях этот подход будет проверен на более точной биологической модели.

Группа планирует провести дополнительные исследования, чтобы интегрировать датчики давления непосредственно в вкладыш протеза, возможно, используя новую доступную трикотажную мягкую ткань, которая включает в себя материал, чувствительный к давлению.

Статья озаглавлена ​​«Мягкий роботизированный транстибиальный протез с воздушной микрогидродинамикой для динамического управления контактным давлением и колебаниями объема остаточной конечности».