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中大生研發動力型膝下義肢 助截肢病人輕鬆行走 (20:55)

現時市面上一般膝下義肢大都是被動式的,不能為截肢者提供額外的動力,用者行走時很費力,步履緩慢,而安裝了電池及傳統發動機的動力義肢,體積則較大和笨重,難以普及化。不過,中大機械與自動化工程學系研究團隊,就根據人體踝關節的運動學特性,設計了以並聯彈簧與電機複合驅動的動力義肢,將重量減至2.3公斤,又能提供足夠的動力。

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研究團隊包括博士生高飛、研究助理劉炎南及生物醫學工程學博士生梁豐研。他們設計的動力義肢,採用的並聯彈簧是一組緊連的凸輪彈簧結構,通過凸輪的設計可得到所需的非線性力矩,復現人體踝關節背屈階段的阻抗特性,將人行走時的機械負功(negative work)儲存與釋放,從而大大降低義肢對電力與動力的要求。該動力型義肢還可通過傳感器的反饋信號實時監測義肢行走時的狀態,自動調整所需的動力輸出。

中大指這款動力義肢通過測試,證實該設計可讓使用者步行時更省力,步態更對稱自然。該項目在本年度「挑戰杯」香港區賽中獲頒創新組別二等獎,以及在2017年中大高錕杯中榮獲冠軍。 

另外,中大生物醫學工程學課程畢業生潘天樂、莊卓力、馬之瑤及博士生香皓林,設計了一個直徑僅18毫米的半自動軟性仿生機械人,以輔助大腸癌檢查。機械人全身以矽膠製造,內有三個氣腔,通過不同氣腔充氣及放氣便可控制其活動。機械人的頭部搭載不同工具,醫生可按需要更換所需部件,實現實時檢測、組織取樣,以及藥物運送等功能。測試顯示該機械人可每秒爬行0.5厘米,轉彎角度可達340度。與傳統腸鏡工具比較,軟性腸道機械人更小巧靈活、安全及容易操作。除了在「挑戰杯」創新組別獲頒三等獎外,該項目亦曾奪得2016年中大「環球創新醫學工程設計大賽」銅獎及最佳創意獎。 

在本年度「挑戰杯」全國賽香港區選拔賽中,由中大工程學院參賽隊伍設計的項目,大都是以醫療技術為主題,並在比賽中取得優異成績,包括以上兩團隊。中大合共有6隊在香港區選拔賽創新組別出線的優勝隊伍,將於本年11月赴上海參與兩年一度之第十五屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品競賽。

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