Studentka AGH stworzyła protezę z ruchomą stopą

Wystający kamień, nierówny chodnik, pochyła ścieżka. Zdrowa stopa potrafi dostosować się do takiej powierzchni, a kostka odchyla się na bok, pomagając utrzymać równowagę. W przypadku wielu protez ten naturalny ruch jest ograniczony. 

Agata Skalska, studentka Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, postanowiła to zmienić. Zaprojektowała i wykonała prototyp protezy, której stopa może poruszać się na boki.

Zaczęło się od połączenia dwóch pasji

Pomysł nie pojawił się przypadkiem. Agata Skalska od lat interesuje się sportem i inżynierią. Postanowiła wykorzystać oba zainteresowania, aby opracować rozwiązanie dla osób po amputacji kończyny dolnej powyżej kolana. Skupiła się na module odpowiadającym za ruch stawu skokowego. 

W wielu dostępnych na rynku protezach jego ruchomość jest ograniczona, zwłaszcza jeśli chodzi o odchylanie stopy na boki. Jej konstrukcja ma naśladować zachowanie ludzkiej stopy podczas stawania na nierównej powierzchni. Zamiast pozostawać w jednej pozycji, stopa protezy może się odchylić, lepiej dopasowując do podłoża.

CZYTAJ TEŻ: Tragiczny pożar w Masłomęczu - w zgliszczach odnaleziono ciało 66-latka

Inspiracją były również międzynarodowe zawody Cybathlon, podczas których osoby z niepełnosprawnościami pokonują przeszkody przy użyciu zaawansowanych urządzeń wspomagających. W jednej z konkurencji uczestnicy przechodzą po kołyszących się dyskach. Takie zadanie wymaga szczególnie dobrej równowagi.

Włókno węglowe i pięta z drukarki 3D

Zanim powstał prototyp, studentka przeanalizowała budowę ludzkiej stopy, przygotowała projekt i wykonała obliczenia wytrzymałościowe. Jak przyznaje, to właśnie obliczenia okazały się najtrudniejszą częścią prac.

Proteza składa się z czterech głównych elementów: podeszwy, górnej części stopy, modułu pięty oraz adaptera. Każdy z nich wykonano z materiału odpowiadającego jego funkcji. Podeszwa powstała z lekkiego i wytrzymałego włókna węglowego, a górna część z bardziej elastycznego włókna szklanego. Do wykonania pięty wykorzystano natomiast druk 3D i tworzywo TPU. Materiał ten przypomina gumę – można go odkształcić, a następnie wraca do pierwotnego kształtu.

CZYTAJ: Różowy Piątek w Hrubieszowie - dać odpór rakowi

Ciekawym rozwiązaniem jest podłużne przecięcie górnej części stopy. Dzięki temu jej fragmenty mogą pracować niezależnie, co ma dodatkowo ułatwiać dopasowanie protezy do powierzchni.

Prototyp wytrzymał obciążenie 100 kilogramów

Gotowa konstrukcja przeszła testy pod obciążeniem 50 oraz 100 kilogramów. Jak poinformowała AGH, w obu przypadkach wyniki były zgodne z założeniami projektantki.

Nie oznacza to jednak, że proteza jest już gotowa do codziennego użytkowania. Uczelnia informuje na razie o testach obciążeniowych, a nie o badaniach z udziałem osób po amputacji. Kolejnym etapem mogłoby być sprawdzenie różnych wersji konstrukcji dostosowanych do masy ciała i indywidualnych potrzeb użytkowników. Od tego zależałoby, jak rozwiązanie będzie zachowywać się podczas rzeczywistego chodzenia.

CZYTAJ: Punkt Doradztwa Zawodowego w Tomaszowie Lubelskim już działa. Sprawdź godziny i ofertę

Projekt stał się pracą inżynierską

Proteza powstała w ramach pracy inżynierskiej Agaty Skalskiej, przygotowanej pod kierunkiem prof. Krzysztofa Mendroka. Autorka nadal kształci się na AGH. Kontynuuje studia magisterskie na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, a jednocześnie studiuje Druk 3D Materiałów Metalicznych na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej.

Na razie nie wiadomo, czy i kiedy rozwiązanie trafi do produkcji. Studentka pokazała jednak, że nawet niewielka zmiana w konstrukcji stopy protezy może otworzyć nowe możliwości jej dostosowania do codziennych przeszkód.