– Sam pomysł zrodził się kilka lat temu. Od zawsze interesowałam się sportem i inżynierią, więc było to dla mnie idealne połączenie. Moja proteza powstała z myślą o pacjentach, u których amputacja nastąpiła powyżej kolana i skupia się na samym stawie skokowym. Większość komercyjnie dostępnych rozwiązań ma nieruchomy ten staw, co znacząco utrudnia codzienne funkcjonowanie i poruszanie się. W mojej protezie w module stawu skokowego jest ruchomość w płaszczyźnie czołowej, czyli na boki. Standardowo przy nastąpieniu na nierówne podłoże, np. na kamień, skręcamy kostkę przekładając ją do boku, co zapewnia odpowiednią stabilizację. Chciałam sprawdzić, czy w moim rozwiązaniu byłaby również możliwość utrzymania równowagi w analogiczny sposób – tłumaczy Agata Skalska.

Inspiracją dla studentki były również międzynarodowe zawody „Cybathlon”, w trakcie których odbywają się różne konkurencje sprawdzające zwinność, równowagę i szybkość osoby z niepełnosprawnością z założonym prototypem protezy. Jedna z konkurencji „Wobbly steps” polega na przejściu zawodnika po kołyszących się dyskach w celu przetestowania stabilności chodzenia po ruchomym podłożu.

Pierwszym etapem prac w ramach projektu był przegląd atlasów anatomicznych. Później powstał wstępny projekt, analiza wytrzymałościowa oraz dobór materiałów do prototypu. Jak zaznacza Agata Skalska, to właśnie część obliczeniowa stanowiła dla niej największe wyzwanie.

Proteza składa się z czterech elementów: podeszwy, wierzchniej części stopy, modułu, który odpowiada pięcie oraz adaptera. 

Podeszwa została wykonana z włókna węglowego, które jest dość sztywne, lekkie i wytrzymałe. Kolejna część powstała z bardziej giętkiego włókna szklanego. Do stworzenia pięty studentka wykorzystała TPU – materiał przypominający elastyczną gumę (kiedy się go wygnie, powraca do pierwotnej postaci). Jeśli chodzi o technikę wykonania, najpierw do elementów kompozytowych trzeba było wykonać formę, później nastąpiło laminowanie próżniowe z żywicą epoksydową, z kolei pięta była drukowana na drukarce 3D. Góra protezy posiada przecięcie wzdłuż długości stopy – takie rozwiązanie umożliwia niezależną ruchomość części tego elementu i jeszcze lepsze dostosowanie do podłoża.

Wykonany prototyp został przetestowany pod obciążeniem 50 kg oraz 100 kg i spełnił założenia konstruktorki. Jak zaznacza autorka pracy w przyszłości można by przetestować różne warianty, m.in. w zależności od wagi danej osoby – każdy model powinien zostać wykonany w zależności od potrzeb osoby użytkującej protezę. 

Na podstawie projektu studentka napisała swoją pracę inżynierską. Promotorem rozprawy był prof. Krzysztof Mendrok. Obecnie Agata Skalska studiuje Druk 3D Materiałów Metalicznych na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej oraz kontynuuje studia magisterskie na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki.

źródło: AGH