Conceção e projeto de ortótese para os membros inferiores

Abstract

Por forma a tentar colmatar algumas lacunas existente no mercado das ortóteses para membros inferiores, surgiu como tema de dissertação de mestrado “Conceção e projeto de ortótese para os membros inferiores”. O principal objetivo deste trabalho, para além de todos os assuntos relacionados, é essencialmente desenvolver um mecanismo universal, constituído por sistema de atuação e de bloqueio, que permita a sua adaptação a diferentes tipos de ortótese KAFO (Knee Anckle Foot Orthosis). Este trabalho começa por entender qual a situação do mercado relativamente à diversidade de equipamentos semelhantes ao que se pretende desenvolver. É efetuada uma análise sobre o mercado alvo para este tipo de dispositivos, onde se tenta explicar qual o tipo de patologias associadas à utilização de ortóteses para membros inferiores. Como associação direta às ortóteses para membros inferiores, o presente trabalho efetua uma descrição detalhada sobre a marcha humana dita “normal”, ou seja, sem qualquer tipo de patologia. Através de uma análise biomecânica são esclarecidos os diferentes movimentos efetuados ao longo do ciclo da marcha, assim como as suas diferentes fases. Após esta inspeção ao mercado, à anatomia humana, ao ciclo da marcha e todos os outros aspetos relacionados, surgem diferentes candidatos à solução final para o desenvolvimento de uma nova ortótese. São indicadas diferentes sugestões de sistemas de bloqueio, onde são apresentados os seus prós e contras e no final é efetuado um estudo comparativo classificando os diferentes sistemas segundo vários critérios. Feita a análise e consequente seleção do sistema mais adequado, no capítulo 4 surge o devido esclarecimento do sistema selecionado, explicando o seu funcionamento, os seus diferentes componentes, a sua montagem, as fases para o fabrico, respetiva lista de peças e materiais selecionados. Toda a informação necessária sobre a ortótese a desenvolver encontra-se aqui detalhadamente explicado. O desenvolvimento e projeto de um sistema deste género requer a execução de um correto dimensionamento, para não adotar o caminho de “tentativa – erro”. Todos os cálculos inerentes ao correto funcionamento do sistema e dos respetivos componentes, serão individualmente apresentados. Na fase final do trabalho surge o método experimental, que inclui todas as fases desde a construção do protótipo, a montagem e adaptação do sistema a uma ortótese existente, a realização de vários ensaios e os resultados obtidos.

In order to accomplish the master’s degree in Mechanical Engineering, the subject “Project and Conception of lower limb’s orthosis” was chosen as title to the dissertation thesis. The main objective is to improve the KAFO’s (Knee Anckle Foot Orthosis) and SCKAFO’s (Stance Control in Knee Anckle Foot Orthosis) market, trying to create a practical and workable orthosis for legs. This report starts to explain and show the various orthosis available in the market, essentially those who are similar to what is intended to develop. The market target for this kind of devices is considered, and a clarification about the reasons to use this orthosis is given, showing different types of pathologies associated. As a direct connexion to leg’s orthosis, this thesis gives a detailed explanation about the human gait trough a biomechanical analysis. To correctly explain the human gait, an elucidation about the different movements of several parts of the body is given. After a review about the market, and a comprehension of the human gait cycle, anatomy and all others related subjects, this report gives different solutions for the project to be developed. An elucidation about the process of this several options is given, as well as their vantages and disadvantages. At the end, those solutions are rated according different criteria choosing which one presents the higher average. In the chapter 4, the solution chosen is described in detail, explaining its operating method, showing the several components which are built of, how it’s build and the manufacture phases and also the materials which are made of. In this chapter is all the information about the orthosis to be developed. In order to avoid built malfunctioning prototypes, a dimensioning is done. In the chapter 5 all information about how the dimensioning is done is presented in detail, such as all calculation done for the correct operation of the mechanism and its individual components. This report ends with the experimental method, which means that after all the theoretical job the prototype is finally put to the test. In addition of that, in the various subchapters comes the process of building the prototype and the costs of it, how the mechanism was mounted and adapted to the orthosis and finally were also made several tests as well as the results of it.