Smart Orthosis: Development of prototype for foot deformity correction

Abstract

Denne oppgaven omhandler utvikling av et apparat for å korrigere fotdeformasjoner. Målet med dette prosjektet var å lage en behandlingsmetode for fotdeformiteter som ikke involverer kirurgi. Denne behandlingsmetoden skulle innebære en bærbar prototype. Prototypen skulle være automatisk og ha et system for å unngå trykksår. I tillegg måtte en enkel måte å kontrollere og overvåke prototypen utvikles. Formålet med prototypen var å vise at det er mulig å behandle fotdeformasjoner med en automatisk biomekatronisk bærbar enhet.

Før arbeidet med å designe prototypen startet, ble det gjort flere ting for å få en bedre forståelse av problemet. Det ble forsket på lignende prototyper og forskning på feltet. Ålesund sykehus ble besøkt for å observere den nåverende behandligsmetoden og intervjue kirurger. I tillegg ble det utført et eksperiment. Eksperimentet registrerte kreftene som ble påført foten under behandlingen. Det var mange forskjellige ideer og desigutgaver før man kom frem til det endelige designet. Det endelige designet inkluderer blant annet 3D-printede deler, en skistøvel og en knestøtte.

Det ble utført flere tester på prototypen for å teste ytelsen. Prototypen klarte seg godt i testene. Den var i stand til å følge en behandlingsplan. Prototypen klarte også delvis å holde de ønskede kreftene på foten. Grunnen til at prototypen bare delvis var i stand til å påføre de ønskede kreftene, var ned til designbeslutninger. På grunn av tidsbegrensninger, var det flere ting som ikke ble implementert eller forbedret. Disse inkluderer å forbedre sikkerheten å lage et spesiallaget program for å generere behandlingsplanen som brukes av prototypen.

This thesis concerns the development of a device for correcting foot deformities. The goal of this project was to create a treatment method for foot deformities that do not involve surgery. This treatment method would involve a wearable prototype. The prototype was supposed to be automatic and have a system for avoiding pressure ulcers. In addition an easy way of con- trolling and monitoring the prototype needed to be developed. The purpose of the prototype was to show that it is possible to treat foot deformities with an automatic biomechatronic wearable device.

Before the work on designing the prototype was started, several things were done to get a better understanding of the problem at hand. There was done research into similar proto- types and research in the field. Ålesund hospital was visited to observe the current treatment method and interview surgeons. In addition, an experiment was performed. The experiment recorded the forces applied to the foot during the current treatment method. There were many different ideas and design iterations before arriving at the final design. The final design includes among other things, 3D-printed parts, a ski boot, and a knee brace.

Several tests were performed on the prototype to test its performance. The prototype per- formed well in the tests. It was able to follow a treatment plan accurately. The prototype was also partly able to keep the desired forces on the foot. The reason that the prototype only partly was able to apply the wanted forces, was down to design decisions. Due to time constraints, several things were not implemented or improved. These include improving the safety and making a specially made program for generating the treatment plan used by the prototype.