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Enfants avec l'infirmité motrice cérébrale à tirer bénéfice « des muscles artificiels »

L'équipe de recherche reçoit le financement de démarrage pour développer le support médical motorisé premier-de-son-aimable

Une équipe de recherche de l'Université du Delaware a reçu presque $200.000 dans le financement de démarrage pour développer un dispositif motorisé de pied de cheville pour des enfants avec l'infirmité motrice cérébrale (CP) qui comprend un muscle artificiel nouveau.

Le support est le premier dispositif inférieur de membre conçu à l'alignement correct ou fournit le support utilisant « les matériaux secs comme un muscle mous, » connu en tant que dispositifs d'entraînement diélectriques d'élastomère, qui se contractent en réponse au courant électrique.

Effectué à partir des matériaux élastiques disponibles sur le marché, ces muscles artificiels imitent attentivement le fonctionnement du muscle squelettique du fuselage et peuvent aider les enfants avec le CP qui luttent pour compléter une amplitude des mouvements sous leur propre pouvoir. Le dispositif est léger, compact et silencieux, aussi, réduisant la taille de l'orthosis requis tout en augmentant le degré du porteur de liberté dans le mouvement -- une vaste amélioration au-dessus des technologies plus lourdes et plus rigides.

L'infirmité motrice cérébrale (CP) est le trouble moteur le plus courant dans les populations pédiatriques. On dans 323 enfants aux Etats-Unis est diagnostiqué avec le CP, avec la majorité ayant besoin des dispositifs multiples au-dessus de leur vie pour améliorer leur mobilité, selon la fondation de recherches d'Alliance d'infirmité motrice cérébrale.

La concession de QED a été attribuée par le centre de la Science de ville d'université à Philadelphie. QED est abréviation « quod erat demonstrandum, » une signification latine d'expression prouvée comme expliqué.

L'équipe de l'université d'UD des sciences de santé est parmi quatre équipes sélectées pour financer à partir de parmi 50 souscripteurs à partir de 12 institutions dans le programme d'Épreuve-de-Concept de QED, conçu pour aider des chercheurs à commercialiser leur travail. La concession, également financée par le programme de QED et l'UD, sera employée pour développer un prototype du matériel médical. Une deuxième équipe aboutie par le bioengineer Lucas Lu d'UD, qui travaille à un dispositif pour trouver les cellules tumorales de diffusion, était également un finaliste en concurrence.

Le projet financé sera abouti par Ahad Behboodi, un candidat doctoral dans le programme de la science de la biomécanique et du mouvement d'UD et l'investigateur principal du projet. Le projet Co-Pi comprennent le conseiller de Samuel Lee, de Behboodi et le professeur agrégé dans le service de la physiothérapie ; Martha Hall, directeur de l'innovation pour le laboratoire de modèle ; Arc d'Elisa, professeur adjoint dans le service de la cinésiologie et physiologie appliquée ; et ouïe de Prabhpreet, associé de qualification dans le bureau de transfert du tech de l'université, qui est renfermé dans le bureau de l'innovation et des partenariats économiques (OEIP).

L'équipe d'UD a été encouragée à concurrencer pour la concession de QED par l'ouïe et la joie Goswami, Directeur adjoint de transfert de technologie à UD. La « ouïe et la joie nous ont réellement poussés et aidé nous pensez au delà de la science pour développer un produit qui peut bénéficier des gens, » a dit Lee.

L'ouïe et le Goswami ont fonctionné attentivement avec l'équipe de recherche dans tout le choix du programme, informant et assistant la documentation et les exposés exigés. Au cours de la période de douze mois de concession, l'équipe de recherche d'UD continuera à recevoir le soutien aux entreprises d'OEIP, ainsi que l'entraînement personnalisé des experts industriels.

« En tant que professionnels de transfert de technologie, une de nos fonctions clé est recenser des technologies de stade précoce et faciliter le processus de traduction pour établir les solutions du monde réel, » Gill a dit. « Nous sommes ici pour établir le lien entre la recherche et l'innovation. Cette concession de QED est le début de notre voyage vers commercialiser cette technologie et nous avons une équipe intense à effectuer qui se produisent. »

Accroître le pouvoir artificiel de muscle

L'objectif principal des dispositifs orthotiques pour des enfants avec le CP est d'augmenter ou mettre à jour la mobilité et l'indépendance. Les technologies traditionnelles, cependant, comprennent type une shell en plastique rigide qui retient le pied en position neutre. Tandis que ceci maintient la niche de cheville et de pied, il ne tient pas compte du mouvement, qui peut faire affaiblir et atrophier des muscles de la désuétude.

C'est où le dispositif proposé de l'équipe de recherche d'UD est différent.

« Avoir un dispositif actif qui peut aider des enfants avec le CP potentiellement peut réduire à un minimum cette atrophie, parce que maintenant le muscle passe par une amplitude des mouvements, » Lee a dit.

Par exemple, si un enfant a besoin de l'aide soulevant ses tep pour que son pied libère la prise de masse pendant qu'il marche, le dispositif peut aider les muscles avant de mollet pour soulever la cheville. Les chercheurs ont dit qu'ils peuvent imaginer le support étant employé comme dispositif d'exercice, aussi, où le muscle artificiel pourrait résister contre les mouvements de l'enfant pour renforcer ou étirer des muscles, ou augmentent l'amplitude des mouvements.

« Pour l'instant, le dispositif peut seulement aider les propres contractions musculaires du porteur mais nous pouvons personnaliser où nous mettons la force pour changer le mouvement, » avons dit Behboodi. « À l'avenir, nous pouvons ajouter la technologie fonctionnelle d'électrostimulation, qui est un domaine de recherche important dans le laboratoire de M. Lee, à aussi déclenchons des muscles, une fois eus besoin. Ceci améliorerait le calage et le pouvoir de l'activation du muscle, renforçant le muscle et améliorant de ce fait la coordination de marche de l'usager. »

L'inspiration pour le dispositif portable de cheville-pied s'est développée hors du travail doctoral de Behboodi avec Lee, qui s'est concentré sur produire un exosquelette actionné par muscle artificiel pour les membres supérieurs des enfants avec la capacité limitée de soulever leurs armes. Les paires également avaient développé une méthode pour traduire le cycle de marche individuel des enfants avec le CP afin de comprendre quand et où les dispositifs d'aide pourraient aider à activer les muscles spécifiques, ainsi produire un dispositif d'inférieur-membre était un prolongement naturel de ce travail.

Behboodi et Lee ont enrôlé l'aide de Hall, dont les compétences sont en concevant les dispositifs portables, et arc, un technicien bioméchanique et prosthétique/créateur d'orthotics, pour aider à porter le dispositif à la durée. L'équipe de recherche actuel établit des composantes du muscle artificiel et raffine le modèle du prototype. En termes de modèle général, Hall a expliqué qu'il est important de produire quelque chose qui est aussi du monde réel comme possible.

« Nous devons penser ce qui est fonctionnel, confortable et acceptable pour des enfants, » à Hall avons dit. « Si nous produisons quelque chose fraîche dans le laboratoire et il n'est pas réellement utile à un enfant en dehors du réglage de laboratoire, il ne va pas être employé. »

Tandis que Hall et arc travaillent au regard et au sentir du dispositif portable, Behboodi et Lee mènent le logiciel qui fait fonctionner le muscle artificiel. Les travaux futurs concerneront valider le dispositif sur une maquette d'une patte artificielle et d'une cheville pour vérifier les composantes ensemble avant le contrôle et l'amélioration avec des sujets humains.

Car le projet avance, l'ouïe et le Goswami continueront à informer et aider l'équipe avec le développement, le mercatique et le financement de leur dispositif, y compris attirer l'attention des investisseurs et des compagnies qui peuvent vouloir commercialiser la technologie.

« Notre fonction ne finit pas jusqu'à ce que l'innovation avance à un produit fini et obtienne intégrée dans le marché, » a dit Goswami.