Giełda wynalazków i projektów. Inżynieria ratowania natury


27-10-2019 00:51:09

Wygląda na to, że technika medyczna stała się jedną ze specjalności Wydziału Mechatroniki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy. Jednostka ta, w ścisłej współpracy z Instytutem Mechaniki i Informatyki Stosowanej oraz Colegium Medicum Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu opracowała szereg interesujących technologii do zastosowania w terapiach i protetyce różnego rodzaju. Niektóre z nich nagrodzono już medalami na międzynarodowych wystawach.

Zespół, złożony z prof. dr hab. inż. Mariusza Kaczmarka, dr hab. inż. Marka Macko prof. UKW, dr inż. Dariusza Mikołajewskiego i mgr Zbigniewa Szczepańskiego z Instytutu Mechaniki i Informatyki Stosowanej UKW, prof. dr hab. Aleksandra Gocha i dr Emilii Mikołajewskiej z Katedry Fizjoterapii Wydziału Nauk o Zdrowiu Collegium Medicum UMK otrzymał złoty medal oraz dwie nagrody specjalne za wykonany w technologii druku 3D egzoszkielet pasywny.

Ręka jak nowa

To rozwiązanie odpowiada potrzebie opracowania funkcjonalnego egzoszkieletu na rękę wspierającego przede wszystkim palce i ich możliwości manipulacyjne. Celem jest wsparcie rehabilitacji oraz samodzielnego funkcjonowania pacjenta w normalnych warunkach domowych. Nabycie biegłości przez użytkownika wymaga przejścia przez trening funkcjonalny połączony z dostrajaniem mechanizmu egzoszkieletu. Może usprawniać zarówno jedną ręką, jak obie, przy czym ich deficyty funkcjonalne i stopień wsparcia nie muszą być jednakowe. Sprawność ręki poprawia się w trakcie procesu samozdrowienia oraz zdrowienia wskutek rehabilitacji. Opisywany wynalazek rozwija technologie medyczne w nieinwazyjnej terapii, rehabilitacji i opiece. Poprawia możliwości ruchowe pacjenta w sposób zbliżony do naturalnej mobilności człowieka. Wspara wszystkie chwyty: hakowy, cylindryczny, szczypcowy, trójpunktowy, obustronny i oburęczny. Zachowanie chwytu czteropunktowego polega na obejmowaniu przedmiotu trzema palcami z jednoczesnym oparciem na wewnętrznej powierzchni dłoni. Wynalazek pozwala na zindywidualizowany dobór parametrów z wykorzystaniem pomiarów w skali 3D, jest też tani w produkcji.

Dr hab. inż. Marek Macko i mgr Zbigniew Szczepański otrzymali też na tej samej wystawie Ipitex w Bangkoku złoty medal za wykonanie replik zębów. Wykorzystali technologię druku 3D oraz informacje z obrazowania medycznego do wytworzenia odpowiednich form. Repliki zębów powstają w przeźroczystej komorze, zawierającej kształt replikowanego zęba. Zostaje ona wypełniona monomerem reagującym z promieniowaniem UV. Kształtowanie zęba trwa od 30 do 90 sekund. Komora po zamknięciu jest gotowa do ponownego działania. Fantomy do ćwiczeń mogą posiadać różnego typu stany chorobowe czy wady w postaci wtopionej końcówki narzędzia.

Pierś dokładna

Marek Macko jest też członkiem zespołu, który opracował Technologię tworzenia poliuretanowych protez piersi w oparciu o skan i druk 3d. Najważniejsze było opracowanie materiałów imitujących właściwości fizyczne i mechaniczne narządów, a także zebranie danych nt. ich rzeczywistej geometrii, bazując na laserowych skanach 3D, zoptymalizowanych w kierunku wytworzenia brakującego narządu (w tym przypadku odtworzenia, przy zachowaniu parametrów objętości i kształtu, amputowanej piersi). Dane numeryczne geometrii piersi w formie chmury punktów przetwarzane są przy pomocy algorytmu optymalizacyjnego do gotowego modelu geometrycznego, który w dalszej kolejności posłuży w wytworzeniu formy. Forma zaś służy do stworzenia protezy piersi z pianki poliuretanowej o własnościach materiałowych zbliżonych do naturalnej tkanki. Opracowana metoda odtwarzania narządów ludzkich, oparta na skanie i druku 3D, przeznaczona jest przede wszystkim do rehabilitacji, jak również w celu przeszkolenia studentów medycyny z zakresu anatomii człowieka. Cechy rozwiązania to niski koszt i duża efektywność stosowanych narzędzi: skanu, druku 3D oraz operacji pobocznych, geometria pozyskiwana w sposób bezpieczny i komfortowy, bardzo dobre odwzorowanie objętościowe i geometryczne. Produkt jest w pełni spersonalizowany i nie zawiera materiałów alergicznych, - możliwość wykonania wielu produktów z jednej formy, - brak szkodliwych odpadów poprodukcyjnych.

Masaż pneumatyczny pod kontrolą

Inny zespół z Wydziału opracował System teranostyczny wspomagający osoby z obrzękiem limfatycznym kończyn. Urządzenia zapewni jednoczesną diagnostykę i terapię obrzęku, wiarygodność i powtarzalność wykonywanych badań, niski koszt wykonania i amortyzacji, dostępność i łatwość obsługi, możliwość natychmiastowej analizy danych. Aparat zbudowany jest z mikroprocesorowego systemu pneumatycznego, który według określonego programu kontroluje ciśnienie w mankiecie uciskowym oraz mierzy zmiany ciśnienia w mankiecie po zaprzestaniu pompowania. Posiada funkcje kalibracji pozwalającą powiązać zmiany ciśnienia ze zmianami objętości pod komorą. W efekcie urządzenie umożliwia przeprowadzenie masażu pneumatycznego w warunkach domowych oraz pozwala na prosty test pletyzmograficzny. Docelową grupą odbiorczą stanowią sami chorzy, jak również fizjoterapeuci i rehabilitanci oraz placówki medyczne, samodzielne centra kompresjoterapii. Konstrukcja urządzenia oparta jest na niedrogich i ogólnodostępnych elementach, a urządzenie jest łatwe w obsłudze; pacjent może samodzielnie wykonywać masaże i testy w domu. Odczyt i zapis danych na dysku komputera umożliwia ich analizę i sukcesywną zmianę parametrów, w miarę poprawy stanu zdrowia.

jaz.

 

 

 

 

 

 

Współdziałanie gotowych elementów egzoszkieletu wspomagających ruch palców

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl