糖尿病截肢者的福音 柔性机械假肢可减轻使用者痛苦

用于下肢截肢者的新型微流体柔性机器人假肢原型的概念验证渲染图（左）和实物照片（右）。
图片来源：滑铁卢大学微流体实验室

每30秒，世界上就有一名糖尿病患者的腿因病被迫截肢。这些患者经常患有神经病变，下肢感觉丧失，因此无法检测到由不合适假体造成的损伤，从而导致截肢。加拿大科学家近日在美国物理联合会期刊《生物微流体》上，展示了他们使用支持微流体的柔性机器人技术开发的新型假肢，有望大大减少脚踝和膝关节截肢患者的皮肤溃疡和疼痛。

通常糖尿病患者截肢后使用的假体包括织物和硅胶衬垫，可添加或移除以改善贴合性。截肢者需要手动更换衬垫，但神经病变会导致感觉不佳，使这一切变得困难，并可能对剩余肢体造成更多损伤。

滑铁卢大学研究人员说，典型的硅/织物肢体衬垫不是创造一种新型的假肢窝，而是被单层衬垫取代，该衬垫集成了软流体执行器作为接口层。这些执行器的设计目的是根据残肢的解剖结构将其充气至不同的压力，以减轻疼痛并防止压疮。

研究小组开发了一种使执行器小型化的方法。他们设计了一个带有10个集成气动阀的微流控芯片来控制每个执行器。整个系统由一个微型气泵和两个向微流控芯片提供空气的电磁阀控制。控制箱小而轻，可以作为假肢的一部分佩戴。

研究小组中包括在假肢装置方面拥有丰富经验的医务人员，他们提供了假肢窝所需压力的详细数据。该小组对每个执行器提供的接触压力进行了广泛的测量，并将这些与工作假体的所需压力进行了比较。

结果发现所有10个执行器都能产生所需范围内的压力，这表明新设备在实际应用场景中将运行良好。研究小组计划展开进一步的研究，将压力传感器直接集成到假肢衬垫中，还可能使用新推出的包含压力传感材料的针织柔软织物。

文章来源：科技日报