Actualización de CCEFP: neumática diseñada para caminar

La órtesis portátil con tobillo y pie (PPAFO) es un dispositivo neumático que se ha creado para satisfacer la necesidad de asistencia de par bidireccional. Una de las características novedosas del PPAFO es su naturaleza portátil, alimentada por una fuente de energía neumática, comúnmente una botella de CO2 comprimida. La naturaleza portátil de la fuente de alimentación permite al usuario usar el PPAFO en cualquier entorno, lejos de las ataduras de laboratorio y el equipo de prueba.

Una de las limitaciones del aspecto portátil es la cantidad finita de combustible que se puede almacenar en la botella de CO2 comprimido portátil. El combustible finito da como resultado un tiempo de ejecución limitado para el sistema PPAFO. En consonancia con uno de los objetivos principales del CCEFP, que es mejorar la eficiencia de la energía de los fluidos, se desarrolló un esquema de reciclaje de gases de escape para el PPAFO.

Este esquema de reciclaje neumático fue desarrollado para capturar el escape de una dirección de actuación y redirigir el escape capturado para impulsar la dirección de activación inversa. En la aplicación del PPAFO, este esquema funciona increíblemente bien en función de las necesidades de potencia específicas para la asistencia de la marcha.

Al caminar, el tobillo genera más torque en la dirección de flexión plantar (dedos hacia abajo) que en la dirección de flexión dorsal (dedos hacia arriba). El sistema neumático fue diseñado para regular la cantidad de torque aplicado en base a la dirección de asistencia. En el diseño original del sistema neumático, el par de flexión plantar estaba regulado por el regulador de presión de la botella de CO2, y para el par de dorsiflexión, se usó un regulador de presión secundario en línea para regular aún más la presión, ya que se necesita menos par para sostener el pie y dedos de los pies durante el columpio. Ambas direcciones de actuación fueron alimentadas desde la botella de CO2 finita portátil. En el esquema de reciclaje, la activación de la flexión plantar se alimenta desde la botella de CO2 y se regula mediante el regulador de la botella, que es el mismo que el diseño neumático original.

El reciclaje se produce cuando el escape del accionamiento de flexión plantar se captura en un acumulador. Luego, en lugar de alimentar el accionamiento de dorsiflexión desde la botella de CO2 y regular la presión para reducir el par, el accionamiento de dorsiflexión se alimenta desde el escape acumulado, que ya está a una presión más baja apropiada para el accionamiento de dorsiflexión. La implementación del circuito neumático con reciclaje para alimentar el PPAFO mejoró la eficiencia general del sistema en un 75% de 27 a 47 minutos, permitiendo un uso más prolongado del PPAFO sin la necesidad de rellenar o reemplazar el suministro de combustible.