Prostetik robot lunak berbasis mikrofluida menjanjikan kelegaan bagi penderita diabetes yang diamputasi

Para ilmuwan mengungkapkan pengembangan jenis prostetik baru menggunakan robotika lunak berkemampuan mikrofluida yang menjanjikan untuk sangat mengurangi ulserasi kulit dan rasa sakit pada pasien yang telah menjalani amputasi antara pergelangan kaki dan lutut. Mereka mulai dengan perangkat terbaru yang menggunakan aktuator pneumatik dan miniatur aktuator dengan merancang chip mikofluida dengan 10 katup pneumatik terintegrasi untuk mengontrol setiap aktuator. Kotak kontrol kecil dan cukup ringan untuk dipakai sebagai bagian dari protesa.

Setiap 30 detik, satu kaki diamputasi di suatu tempat di dunia karena diabetes. Pasien-pasien ini sering menderita neuropati, hilangnya sensasi pada ekstremitas bawah, dan karena itu tidak dapat mendeteksi kerusakan akibat prostesis yang tidak pas, yang menyebabkan amputasi anggota badan.

Dalam Biomicrofluidics, oleh AIP Publishing, para ilmuwan Kanada mengungkapkan pengembangan jenis prostetik baru mereka menggunakan robotika lunak berkemampuan mikrofluida yang menjanjikan untuk sangat mengurangi ulserasi kulit dan rasa sakit pada pasien yang telah mengalami amputasi antara pergelangan kaki dan lutut.

Lebih dari 80% amputasi tungkai bawah di dunia adalah akibat dari ulkus kaki diabetik, dan tungkai bawah diketahui membengkak pada waktu yang tidak terduga, mengakibatkan perubahan volume sebesar 10% atau lebih.

Biasanya, prostesis yang digunakan setelah amputasi mencakup lapisan kain dan silikon yang dapat ditambahkan atau dilepas untuk meningkatkan kecocokan. Orang yang diamputasi perlu mengganti liner secara manual, tetapi neuropati yang menyebabkan sensasi yang buruk membuat hal ini sulit dan dapat menyebabkan lebih banyak kerusakan pada anggota tubuh yang tersisa.

“Daripada membuat soket prostetik jenis baru, liner anggota badan silikon/kain yang khas diganti dengan satu lapisan liner dengan aktuator fluidic lunak terintegrasi sebagai lapisan antarmuka,” kata penulis Carolyn Ren, dari University of Waterloo. “Aktuator ini dirancang untuk dipompa ke berbagai tekanan berdasarkan anatomi sisa tungkai untuk mengurangi rasa sakit dan mencegah ulserasi akibat tekanan.”

Para ilmuwan mulai dengan perangkat yang baru dikembangkan menggunakan aktuator pneumatik untuk menyesuaikan tekanan soket prostetik. Perangkat awal ini cukup berat, membatasi penggunaannya dalam situasi dunia nyata.

Untuk mengatasi masalah ini, kelompok mengembangkan cara untuk mengecilkan aktuator. Mereka merancang chip mikrofluida dengan 10 katup pneumatik terintegrasi untuk mengontrol setiap aktuator. Sistem penuh dikendalikan oleh pompa udara mini dan dua katup solenoid yang menyediakan udara ke chip mikofluida. Kotak kontrol kecil dan cukup ringan untuk dipakai sebagai bagian dari protesa.

Tenaga medis dengan pengalaman yang luas dalam perangkat prostetik adalah bagian dari tim dan memberikan peta rinci tekanan yang diinginkan untuk soket prostetik. Kelompok tersebut melakukan pengukuran ekstensif dari tekanan kontak yang disediakan oleh masing-masing aktuator dan membandingkannya dengan tekanan yang diinginkan untuk prostesis yang berfungsi.

Semua 10 aktuator ditemukan menghasilkan tekanan dalam kisaran yang diinginkan, menunjukkan perangkat baru akan bekerja dengan baik di lapangan. Penelitian di masa depan akan menguji pendekatan pada model biologis yang lebih akurat.

Kelompok ini merencanakan penelitian tambahan untuk mengintegrasikan sensor tekanan langsung ke dalam liner prostetik, mungkin menggunakan kain lembut rajutan yang baru tersedia yang menggabungkan bahan penginderaan tekanan.

Institut Fisika Amerika. “Prostetik robot lunak berbasis mikrofluida menjanjikan kelegaan bagi penderita diabetes yang diamputasi: Aktuator pneumatik dapat mengontrol kecocokan soket prostetik, mengurangi rasa sakit dan ulserasi kulit.” ScienceDaily. ScienceDaily, 28 Juni 2022.


Referensi Jurnal :

  1. Peter S. Lee, Run Ze Gao, Alyson Colpitts, Robin W. Murdock, Doug Dittmer, Andreas Schirm, James Y. Tung, dan Carolyn L. Ren.  Air microfluidics-enabled soft robotic transtibial prosthesis socket liner towards dynamic management of residual limb contact pressure and volume fluctuation.Biomikrofluida, 2022 DOI: 10.1063/5.0087900
Exit mobile version