מפעילים לינאריים עוזרים בשיקום מוגבלים בתנועה

חקר החלל דורש מהמדענים והמהנדסים למצוא פתרונות יצירתיים למגוון רחב של בעיות שונות וייחודיות. חלק מפתרונות אלה, לאחר התאמות, עוזרים להקל את חיינו וחלקם אף יכולים להציל חיים. מבין שלל הפיתוחים ניתן למנות תחליף מזון לתינוקות, מערכות טיהור מים, עדשות שלא נשרטות ועוד. מגוון רחב של פיתוחים קשורים לבריאות האסטרונאוטים בחלל ולאחר שובם לכדור הארץ. אחת הבעיות הנפוצות הינה ניוון שרירים אצל אסטרונאוטים הנמצאים זמן רב בחלל, בעיקר בתחנת החלל הבינלאומית. השהייה הארוכה בחלל, בתנאי כוח משיכה נמוכים, גורמת לאסטרונאוטים לפעילות נמוכה של השרירים ובעת חזרתם לכדור הארץ יש לחזק שרירים אלה בהקדם על מנת להחזיר לאסטרונאוט יכולות מוטוריות כפי שהיו לו לפני הטיסה לחלל. חברת VibeTech מ-Sheboygan, Wisconsin, ארה"ב פיתחה מערכת העוזרת לפתור בעיה זו. הפתרון מבוסס על מתיחת השרירים והרעדתם בתנאים מבוקרים.

החברה השתמשה בידע ובניסיון שרכשה בטיפול באסטרונאוטים ויישמה אותם במערכת המתאימה לחולים המוגבלים התנועה. המערכת המורכבת מכיסא ייחודי מאפשרת למטופל לקבל חזרה את כוחו ואת עצמאותו. בפני המתכננים עמדו 2 בעיות עיקריות: מפעיל לינארי שיכול לעבוד ברעידות הנדרשות ולספק תנועה חלקה ושקטה.

המערכת מורכבת משלושה חלקים עיקריים: משטח לרגליים המספק עומס קבוע לגפיים התחתונות של המטופל; מערכת המרעידה את משטח הרגליים ומעבירה את הרעידות לירכיים ולגב התחתון, דרך הגפיים התחתונות; מפעיל לינארי המחובר למשטח הרגליים ששולט בעומס הסטטי המסופק לגפיים התחתונות של המטופל. הלחץ הקבוע המופעל על הגפיים התחתונות של המטופל יכול להשתנות בין 0 ל-45 ק"ג. הלחץ נבנה בעזרת מפעיל לינארי מדגם ERD15 של חברת Tolomatic, ארה"ב.

"השילוב בין מתיחה ורעידות הוא בעצם הגורם לשיקום השרירים", אומר ד"ר נאדר סאהאר (Dr. Nadder Sahar), מנהל התפעול בחברת VibeTEch. "הרעידות מכוילות לתדר מדוייק כך שהתאים והשרירים מגיבים לגירוי. תהליך זה יכול לשמש כטיפול לנוירופתיה, היחלשות השרירים ואף לעזור למטופלים המחלימים מניתוח או פציעה שאינה מאפשרת להם להיות פעילים בפעילות פיזית.", מוסיף ד"ר סאהאר.

רצועת ברך עוזרת לשמור את רגלי המטופל בתנוחה המכפילה את הרעידות והעברתן לרגליים. במקרה והמטופל חלש מכדי להתנגד לכוח שיוצר המפעיל הלינארי, רצועת הברך מאפשרת למטופל לקבל את הטיפול אפילו אם הוא משותק.

מנגנון משטח הרגל מתוכנן כך שהמפעיל הלינארי מחובר באופן ישיר (Inline) לרכיב המרעיד ולכן על המפעיל הלינארי להיות מסוגל להעביר את הרעידות למשטח הרגל ולמטופל. חופשים שונים במפעיל הלינארי עלולים לספוג את הרעידות וימנעו את העברתן למשטח הרגל ולמטופל. לרוב, דרישה כזו דורשת מפעיל לינארי המתוכנן במיוחד ובעלות גבוהה, אולם המפעיל הלינארי מדגם ERD15 של Tolomatic מספק גם את הדיוק וגם את הכוח הנדרש בעלות נמוכה משמעותית.

"נדרשנו למפעיל לינארי שיעבוד בסביבה רועדת, כיוון שזה מה שהמכונה שלנו עושה, היא רועדת. אנו צריכים מפעיל לינארי שיהיה ללא חופשים כיוון שתנועת הרעידות היא של כ-0.5 מ"מ. אם למפעיל יש חופש רב, הרעידות לא יסופקו למטופל.", הוסיף ד"ר סאהאר. "בנוסף, הזדקקנו למפעיל לינארי שיכול לנוע בצורה חלקה ושקטה, על מנת לא להפריע למטופלים. המפעיל הלינארי צריך להיות מאיכות גבוהה, אך גם עלינו לשים לב למחיר של הרכיבים. המפעיל הלינארי עשוי מפלדת אל-חלד ומגיע במגוון פסיעות ומורכב מבורג כדורי או בורג חיכוך (ACME). קיבלנו כל זאת ואת הדיוק הנדרש ממוצר סטנדרטי במחיר אטרקטיבי", הוסיף.

"עם מהלך של 12 אינץ'', ה-ERD15 יכול להתאים למטופלים במגוון רחב של אורכי רגל", אומר אארון דיטריך (Aaron Dietrich) מנהל השיווק של Tolomatic. "דרישות הכוח של המערכת הן בהחלט בתחום הכוחות שסדרת ה-ERD יכולה לספק. בנוסף לכך רמת הדיוק הסטנדרטית שה-ERD מספק, של 0.005 אינץ' מספקת את הדרישות של הלקוח. השינוי היחיד שהיה עלינו לעשות הוא לחזק את המגנטים המשמשים את חיישני המיקום, בשל הרעידות הרבות".

" המערכת לא תוכננה במיוחד עבור ה-ERD15, אך ה-ERD פתר בעיות רבות בהן נתקלנו. ידענו שישנו מבחר רחב של פתרונות סטנדרטים ולא סטנדרטים, אבל מההתחלה ידענו שנצטרך מפעיל לינארי מדויק", אומר ד"ר סאהאר.

המפעיל הלינארי מסדרת ה-ERD המציע מגוון רחב של יכולות במחיר תחרותי, הוא חלק אינטגרלי במערכת של VibeTech המספקת את כמות המתאימה של לחץ ורעידות לעזור למטופלים לשקם את הניידות שלהם.

סדרת המפעילים הליניאריים ה-ERD של חברת Tolomatic, שאיתה נעשה שימוש במערכת של חברת VibeTech, מאפשרת מהלכים של עד 1,016 מ"מ, מהירויות של עד 1406 מ"מ לשנייה ועומסים של עד 20.03 אלף ניוטון, בתלות בגודל וסוג הבורג. משפחת המוצרים עושה שימוש במספר סוגי ברגים: בורג כדורי, בורג ACME ו-Roller Screw.האקטואטור מתאים למספר רב של מנועים מיצרנים שונים, בין אם מנועי סרבו או צעד. כל ששת הגדלים של משפחת ה-ERD בנויים מפלדת אל חלד מסדרת 300, וניתן להגדירם ל-IP67 או IP69K.

חברת Tolomatic, ארה"ב, מתכננת ומייצרת מגוון רחב של מפעילים לינאריים חשמליים ופנאומטיים במגוון רחב של טכנולוגיות. המפעילים הלינאריים מבוססים על ברגים (כדוריים, ACME או Roller), רצועות ועוד. המפעילים מיועדים למגוון רחב מאוד של עומסים ומאפשרים שילוב של מנועים ובקרים כחלק אינטגרלי של המערכת.

מאמר זה הוכן על ידי מידד פלג מחברת מדיטל קומוטק שלאחרונה, החלה לייצג את Tolomatic בישראל והיא מציעה את מגוון הפתרונות הייחודים ללקוחותיה בארץ.