Denke über die Art und Weise Sie Ihre Beinmuskulatur funktionieren. In Ruhe, die Muskeln sind entspannt und lang ausgestreckt. Wenn in Gebrauch, die Muskeln spannen sich zum ausführen einer beliebigen Anzahl von Bewegungen, von heben Ihren Fuß zu Wandern, tanzen und vieles mehr.
Für Kinder mit Zerebralparese—eine lebenslange Erkrankung durch gemeinsame Steifheit, ruckartige Bewegungen und Muskel-Dichtheit—diese Bewegungen können zu besteuern, manchmal unmöglich.
Zerebralparese (CP) ist die häufigste Motorische Störung bei pädiatrischen Populationen. Eine in 323 Kinder in den Vereinigten Staaten ist mit CP, die meisten benötigen mehrere Geräte über Ihre gesamte Lebensdauer zur Verbesserung Ihrer Mobilität, nach der Zerebralen Lähmung Alliance Research Foundation.
Nun, eine Universität von Delaware team von Forschern des College of Health Sciences erhielt fast $200.000 in start-up-Finanzierung durch ein QED grant von der University City Science Center in Philadelphia, USA, zur Entwicklung eines motorisierten Knöchel-Fuß-Gerät für Kinder mit CP, umfasst eine neuartige künstliche Muskel.
QED ist die Abkürzung für „quod war demonstrandum,“ eine lateinische phrase Bedeutung als belegt nachgewiesen.
Die Klammer ist der erste untere Extremität Gerät entwickelt, um die richtige Ausrichtung oder Unterstützung mit soft-Muskel-wie „intelligente Materialien“, bekannt als dielektrische elastomer-Aktoren, dass der Vertrag in Reaktion auf elektrischen Strom. Aus off-the-shelf-elastischen Materialien, diese künstliche Muskeln eng imitieren die Funktion des Körpers, Skelett-Muskel und kann helfen, Kinder mit CP, die kämpfen, um eine komplette Palette von Bewegung unter Ihrer eigenen macht. Das Gerät ist leicht, kompakt und geräuschlos, zu, wodurch die Größe der Orthese benötigt, während die Erhöhung der Träger den Grad der Freiheit in der Bewegung—eine große Verbesserung gegenüber schwereren, steiferen Technologien.
Das UD-team ist unter den vier teams ausgewählt, die für die Finanzierung von unter 50 Bewerbern aus 12 Institutionen in der QED Proof-of-Concept-Programm, entworfen, um zu helfen Forscher vermarkten Ihre Arbeit. Der Zuschuss, ebenso finanziert durch die QED-Programm und UD, wird verwendet werden, einen Prototyp zu entwickeln, der das medizinische Gerät. Ein zweites team unter der Leitung von UD bioengineer Lucas Lu, die gerade an einem Gerät für die Erkennung von zirkulierenden Tumorzellen, war auch ein finalist des Wettbewerbs.
Das Projekt wird geleitet von Ahad Behboodi, ein Doktorand in der UD Biomechanik und Bewegung Wissenschaft-Programm und das Projekt principal investigator. Projekt co-PI ‚ s gehören Samuel Lee, Behboodi Berater und associate professor in der Abteilung der Physikalischen Therapie; Martha Hall, Direktor der Innovation für die Design-Labor; Elisa Arch, assistant professor in der Abteilung von Kinesiologie und Angewandte Physiologie; und Prabhpreet Gill, licensing associate der University Tech Transfer-Büro, untergebracht im Büro von Wirtschaftlicher Innovation und Partnerschaften (OEIP).
Das UD-team wurde ermutigt, zu konkurrieren, für die QED-erteilen von Gill und Joy Goswami, assistant director des Technologie-Transfer an UD. „Gill und Freude haben wirklich schob uns und hat uns geholfen, über den Tellerrand der Wissenschaft ein Produkt zu entwickeln, dass Menschen zugute kommen“, sagte Lee.
Gill und Goswami arbeitete eng mit dem research-team über das Programm der Auswahlverfahren, Beratung und Unterstützung mit den erforderlichen Unterlagen und Präsentationen. Über die 12-Monats-Zeitraum gewähren, der UD-research-team wird auch weiterhin erhalten Unterstützung von Unternehmen aus OEIP sowie individuellen coaching von Experten aus der Industrie.
„Als technology transfer professionals, einer unserer wichtigsten Rollen zu identifizieren, die frühzeitig Technologien und erleichtern den Prozess der übersetzung zu bauen, die real-world-Lösungen,“ Gill sagte. „Wir sind hier, um die Lücke zwischen Forschung und innovation. Diese QED-grant ist der Anfang unserer Reise in Richtung der Kommerzialisierung dieser Technologie und wir haben eine starke Mannschaft zu machen, dass passieren.“
Nutzung von künstlichen Muskeln Kraft
Das Ziel der Orthesen-Geräte für Kinder mit CP ist die Steigerung oder Aufrechterhaltung von Mobilität und Unabhängigkeit. Traditionelle Technologien, aber beinhalten in der Regel einen starren Kunststoff-Schale, die hält den Fuß in einer neutralen position. Während dies hält den Knöchel und Fuß stabil, es nicht ermöglichen die Bewegung, die kann dazu führen, Muskeln zu Schwächen und Atrophie von Nichtnutzung.
Dies ist, wo der UD-research-team vorgeschlagene Gerät ist anders.
„Mit einer aktiven Vorrichtung kann dabei helfen, dass Kinder mit CP potenziell minimieren kann diese Atrophie, weil jetzt der Muskel wird durch eine Reihe von Bewegung,“ Lee sagte.
Zum Beispiel, wenn ein Kind Hilfe braucht, heben Sie die Zehen, um für Ihren Fuß, um klar den Boden, als Sie Spaziergänge, das Gerät kann helfen, die vordere Oberschenkelmuskulatur zu heben Sie die Knöchel. Die Forscher sagten, Sie können sich vorstellen, die Klammer verwendet wird, wie eine übung Gerät auch, wo die künstlichen Muskeln könnten Ihren Widerstand gegen die Bewegungen des Kindes zu stärken oder zu dehnen Muskeln, oder Erhöhung der Reichweite der Bewegung.
„Für jetzt, kann das Gerät nur helfen, die Träger auf die eigenen Muskelkontraktionen aber wir können uns anpassen, wo wir die Kraft zu ändern, die Bewegung,“ sagte Behboodi. „In Zukunft können wir hinzufügen, ist die funktionelle Elektrostimulation Technologie, die ein wichtiger Bereich der Forschung in Dr. Lees Labor und lösen auch Muskeln, wenn Sie benötigt wird. Dies würde sich verbessern, das timing und die Kraft der Muskulatur, die Aktivierung, und damit Stärkung der Muskulatur und die Verbesserung der Benutzer – Fuß-Koordination.“
Inspiration für die wearable-Knöchel-Fuß-Gerät wurde von Behboodi die Doktorarbeit mit Lee, die sich auf die Schaffung eines künstlichen Muskeln angetrieben Exoskelett für die oberen Extremitäten von Kindern mit begrenzten Fähigkeit zu heben Ihre Arme. Das paar hatte auch eine Methode entwickelt, die für die Decodierung der einzelnen Fuß-Zyklus von Kindern mit CP, um zu verstehen, Wann und wo entsprechende Hilfsmittel könnte helfen, aktivieren bestimmte Muskeln, also die Schaffung eines unteren Extremität Gerät war eine Natürliche Erweiterung dieser Arbeit.
Behboodi und Lee konnte sich die Unterstützung der Halle, deren know-how in der Gestaltung tragbare Geräte, und Arch, eine biomechanische Ingenieur und Prothesen/Orthesen-designer zu helfen, bringen Sie das Gerät zum Leben. Das research-team ist derzeit die Bauteile des künstlichen Muskel und Verfeinerung der Prototypen-design. Im Hinblick auf die Gesamtgestaltung, erklärt Hall, dass es ist wichtig, etwas zu schaffen, das ist als real-Welt wie möglich.
„Wir müssen darüber nachdenken, was ist funktional, komfortabel und akzeptabel für die Kinder“, sagt Hall. „Wenn wir es schaffen, etwas kühl in der Labor-und es ist nicht wirklich nützlich, um ein Kind außerhalb der Labor-Einstellung, wird es nicht verwendet.“
Während Hall und Arch arbeiten auf das Aussehen und das Gefühl des wearable-Gerät, Behboodi und Lee sind der Fertigstellung der computer-software tätig ist, den künstlichen Muskel. Die künftige Arbeit einzubeziehen, überprüfen Sie das Gerät auf eine mockup eines künstlichen Beins und Knöchel zu testen, die Komponenten vor der Prüfung und Verfeinerung mit menschlichen Probanden.
Wie schreitet das Projekt, Gill und Goswami werden weiterhin beraten und unterstützen das team mit der Entwicklung, Vermarktung und Finanzierung Ihrer Geräte-einschließlich die Aufmerksamkeit von Investoren und Unternehmen, die wollen vielleicht vermarkten die Technologie.