Biológiailag inspirált mesterséges izmok vizsgálata

Examining biologically inspired artificial muscles

Abstract

In recent times the increasing attention has surrounded the field of soft actuators – so called artificial muscles. Artificial muscles can be used for medical purposes, currently rehabilitational devices (exoskeletons) are being developed [1] but so far, the replacement of human muscles have not been executed in this manner. For this research I have chosen the McKibben artificial muscles because these types of actuators provide a simple but robust structure, which resembles the filament-like structure of skeletal muscles. The artificial muscle consists of an inner – usually elastomeric – tube, a braided polymer sleeve, an endcap and a pressure connection. The working principle is based on that the inner pressure is transformed into an axial force by means of a double-helix braided sleeve [2]. In this study, I performed various measurements to map the basic mechanical properties. During the study, emphasis was put on the theoretical possibility of biocompatibility and the longevity of operation in the human body.

Kivonat

Az utóbbi időkben egyre nagyobb figyelmet kapnak a lágy aktuátorok – ezeket szokás mesterséges izmoknak is nevezni. A mesterséges izmok alkalmazhatók gyógyászati célokra is, jelenleg rehabilitációs eszközökként (exoskeletonként) próbálnak ilyen aktuátorokat használni [1], de az emberi izom ilyen módon történő helyettesítésére még nem volt példa.  A kutatáshoz a McKibben-féle mesterséges izmot választottam, mivel az egy egyszerű, mégis robosztus struktúra, amely hasonlít az emberi izom szálas felépítésére. Maga az izom egy belső – általában elasztomer – csőből, egy külső fonatolt erősítő hálóból, valamint egy végelemből és egy nyomáscsatlakozóból áll. A szerkezet működési elve az, hogy egy kettős spirálból fonatolt háló segítségével a belső nyomást alakítja át tengelyirányú erővé [2]. Jelen dolgozatban különböző méréseket végeztem, amelyek során az alapvető mechanikai tulajdonságokat térképeztem fel. A dolgozat során nagy hangsúlyt fektettem a biokompatibilitás és a szervezeten belüli stabil működés elérésére.