ANN ARBOR. Novovyvinuté elektromechanické chodidlo recykluje energiu, ktorá by sa inak vyplytvala medzi krokmi. Ľuďom po amputácii tak uľahčuje chôdzu.
V časopise Public Library of Science ONE to oznámili Steven Collins z Delftskej technickej univerzity (Holandsko) a Arthur Kuo z Michiganskej univerzity v Ann Arbor (USA).
Kilá a energia navyše
"Ľudia s amputovaným chodidlom, ktorí sa pokúšajú normálne kráčať, zažívajú to isté, ako keby som chodil zaťažený 12 kilogramami navyše," povedal Arthur Kuo.
Prototyp umelého elektromechanického chodidla, ktoré vyvinul so Stevenom Collinsom (v tom čase jeho doktorandom), však voči bežným protézam výrazne znižuje množstvo energie, ktoré treba vynaložiť na jeden krok.
Ľudská chôdza prirodzene plytvá energiou pri dopade každého chodidla na zem medzi jednotlivými krokmi. Typická protéza, bohužiaľ, nedokáže nahradiť pôsobenie sily, ktorú vyvíja členok pri odraze od zeme. Ľudia s takou protézou preto pri chôdzi spotrebúvajú voči prirodzenej približne o 23 percent viac energie.
Nové umelé chodidlo využíva pri chôdzi vyplytvanú energiu na posilnenie členkového odrazu. Chodidlo ju totiž vďaka svojej stavbe prirodzene zachytáva. Mikroovládač potom zabezpečuje, aby sa v presne správnom okamihu vrátila do systému.
Menej plytvania
Testovaní dobrovoľníci spotrebovali pri použití umelého chodidla o 14 percent viac energie ako počas prirodzenej chôdze. Voči spomenutému 23-percentnému energetickému znevýhodneniu s bežnými protézami je to však rozhodne významné zlepšenie.
"Uvedomujeme si, že chôdza s protézou zahŕňa takpovediac energetickú pokutu. Teraz sme ju znížili takmer na polovicu. Všetky protetické chodidlá ukladajú a vracajú energiu, no nedávajú vám na výber, kedy a ako. Vrátia ju ľubovoľne. Toto je prvé zariadenie, ktoré uvoľňuje energiu správnym spôsobom, aby dopĺňala silu odrazu, pričom to robí bez potreby veľkého príkonu energie zvonku," povedal Arthur Kuo.
Iné protézy na to používajú motory, ktoré vyžadujú pomerne masívne batérie či akumulátory. Nové chodidlo vďaka faktu, že "zapriaha" inak stratenú energiu, vystačí s malou prenosnou batériou, pretože potrebuje príkon necelého jedného wattu.
Viac pohodlia
"Osobám s amputovanými dolnými končatinami, ako sú veteráni konfliktov v Iraku a v Afganistane, alebo chorí na diabetes, neraz robí ťažkosti chôdza s protézami. Naše nové riešenie môže u týchto užívateľov naplno funkčne obnoviť chôdzu a znížiť úsilie, ktoré pri nej musia vynaložiť. Také robotické končatiny napokon po ďalšom vývoji môžu prekonať svoje biologické vzory," povedal Steven Collins.
S Arthurom Kuom teraz umelé chodidlo testujú s pomocou ľudí po amputácii v nemocnici pre veteránov v Seattli. Komerčnú verziu už vyvíja istá firma v Ann Arbor, v ktorej má podiel Steven Collins, čo v článku zreteľne deklaroval.
Hlavné zdroje: Public Library of Science ONE zo 17. februára 2010; Komuniké University of Michigan zo 16. februára 2010.
