تقلید رفتار مچ پا توسط پروتز فعال زیر زانو و ارزیابی عملکرد مکانیکی آن

Abstract

قطع عضو اندام تحتانی درصد بالایی از قطع عضوهای بدن را به خود اختصاص داده و به‌طور قابل توجهی باعث کاهش توانایی‌های حرکتی فرد می‌شود. بنابراین مهم ترین هدف در طراحی پروتز، بازگرداندن عملکرد عضو می‌باشد. بیشتر پروتزهای تجاری مچ پا، غیرفعال بوده و مشکلات بالینی بسیاری برای فرد قطع عضو شده ایجاد می‌کنند. گرچه با بهره‌گیری از اجزای فعال، پروتزهای قدرت یافته‌ی بسیاری جهت بهبود حرکت فرد طراحی شده‌اند، اما چنین طراحی هایی هنوز هم نیازمند محر کهای سنگین و بزرگی بوده تا بتوانند توان لازم جهت به جلو راندن بدن را ایجاد کنند. هدف اصلی طراحی حاضر، به‌کارگیری مجموعه ای از فنرها و محرکی با توان پایین، جهت ذخیره‌ی انرژی در فاز ایستایش و آزادسازی آن در زمان به جلو راندن بدن است. به این ترتیب با استفاده از موتوری با اندازه و وزن پایین، گشتاور و توان مکانیکی مورد نظر در راه رفتن طبیعی فراهم شده و سختی مچ پا در هر مرحله از قدم زدن، انطباق خوبی با ویژگی‌های مچ پای طبیعی پیدا می‌کند. در انتها، به منظور ارزیابی عملکرد پروتز، شبیه سازی آن در محیط سیم‌ مکانیک متلب انجام گرفت. نتایج نشان می‌دهد که این پروتز قادر است نمودار گشتاور-زاویه و توان-درصد سیکل مچ پای طبیعی را به خوبی دنبال کند.