糖尿病截肢者的福音——柔性機械假肢可減輕使用者痛苦總編輯圈點
用于下肢截肢者的新型微流控柔性機器人假肢原型的概念驗證渲染圖（左）和實物照片（右）。圖片來源：滑鐵盧大學(xué)滑鐵盧微流體實驗室
科技日報記者?張夢然
每30秒，世界上就有一名糖尿病患者的腿因病被迫截肢。這些患者經(jīng)常患有神經(jīng)病變，下肢感覺喪失，因此無法檢測到由不合適假體造成的損傷，從而導(dǎo)致截肢。加拿大科學(xué)家近日在美國物理聯(lián)合會期刊《生物微流體》上，展示了他們使用支持微流體的柔性機器人技術(shù)開發(fā)的新型假肢，有望大大減少腳踝和膝關(guān)節(jié)截肢患者的皮膚潰瘍和疼痛。
通常糖尿病患者截肢后使用的假體包括織物和硅膠襯墊，可添加或移除以改善貼合性。截肢者需要手動更換襯墊，但神經(jīng)病變會導(dǎo)致感覺不佳，使這一切變得困難，并可能對剩余肢體造成更多損傷。
滑鐵盧大學(xué)研究人員說，典型的硅/織物肢體襯墊不是創(chuàng)造一種新型的假肢窩，而是被單層襯墊取代，該襯墊集成了軟流體執(zhí)行器作為接口層。這些執(zhí)行器的設(shè)計目的是根據(jù)殘肢的解剖結(jié)構(gòu)將其充氣至不同的壓力，以減輕疼痛并防止壓瘡。
研究小組開發(fā)了一種使執(zhí)行器小型化的方法。他們設(shè)計了一個帶有10個集成氣動閥的微流控芯片來控制每個執(zhí)行器。整個系統(tǒng)由一個微型氣泵和兩個向微流控芯片提供空氣的電磁閥控制。控制箱小而輕，可以作為假肢的一部分佩戴。
研究小組中包括在假肢裝置方面擁有豐富經(jīng)驗的醫(yī)務(wù)人員，他們提供了假肢窩所需壓力的詳細(xì)數(shù)據(jù)。該小組對每個致動器提供的接觸壓力進行了廣泛的測量，并將這些與工作假體的所需壓力進行了比較。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有10個執(zhí)行器都能產(chǎn)生所需范圍內(nèi)的壓力，這表明新設(shè)備在實際應(yīng)用場景中將運行良好。研究小組計劃展開進一步的研究，將壓力傳感器直接集成到假肢襯墊中，還可能使用新推出的包含壓力傳感材料的針織柔軟織物。
總編輯圈點
當(dāng)提到新型假肢，往往想到的是那些具有腦機接口功能、能靈敏完成各種抓握動作的機械手。但其實，更常用到的假肢，正是文中提到的這種。但機械與肉體的結(jié)合并沒有外界想象得那么輕松，病人會痛，皮膚會因擠壓長出潰瘍或者壓瘡。于是，研究人員將柔性機器人技術(shù)用到了新型假肢，一個帶有10個集成氣動閥的微控芯片可進行控制，根據(jù)殘肢結(jié)構(gòu)來調(diào)整不同的壓力，從而讓假肢佩戴者能夠更加舒適。這是一項能讓一群人實實在在受益的創(chuàng)新。
