การออกแบบและสร้างเข่าเทียมไฮดรอลิกสำหรับผู้พิการขาขาดเหนือเข่าที่แข็งแรง ปีที่ 2 (โครงการต่อเนื่อง 2 ปี) : รายงานการวิจัย

ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี

dc.contributor.author	ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
dc.date.accessioned	2023-09-22T00:34:02Z
dc.date.available	2023-09-22T00:34:02Z
dc.date.issued	2562
dc.identifier.uri	https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/83545
dc.description	ทฤษฎีและปริทัศน์วรรณกรรม -- แนวคิดการออกแบบข้อเข่าเทียมไฮดรอลิก และการออกแบบเบื้องต้น -- การออกแบบ และทดสอบข้อเข่าเทียมตามแนวทางมาตรฐานสากลด้วยโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์ -- การผลิต และประกอบต้นแบบข้อเข่าเทียมไฮดรอลิก -- การทดสอบฟังก์ชันการทำงานเบื้องต้นของต้นแบบข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่พัฒนาขึ้น	en_US
dc.description.abstract	ข้อมูลสถิติจากสำนักงานสถิติแห่งชาติ พ.ศ. 2555 พบว่าในปัจจุบันประเทศไทยมีจำนวนผู้พิการขาขาดสูงถึง 24,798 คน ส่วนใหญ่พบในช่วงอายุ 25-59 ปี เป็นจำนวนถึง 14,274 คน หรือประมาณ 58% ของจำนวนผู้พิการขาขาดทั้งหมด ซึ่งผู้พิการในช่วงอายุนี้เป็นช่วงที่ร่างกายยังแข็งแรงอยู่และมีการทำกิจกรรมที่ค่อนข้างหนักพอควร เช่น การเดิน การวิ่ง ที่มีความเร็วต่างๆได้ ฉะนั้นจึงทำให้ผู้พิการกลุ่มนี้ต้องการข้อเข่าเทียมที่สามารถปรับความเร็วได้ และมีเสถียรภาพของข้อเข่าที่ดีซึ่งเข่าเทียมไฮดรอลิกเป็นเข่าเทียมชนิดที่เหมาะสมกับผู้พิการกลุ่มนี้ งานวิจัยนี้เป็นโครงการต่อเนื่องปีที่ 2 โดยทำการปรับปรุงการออกแบบระบบไฮดรอลิกให้มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ยิ่งขึ้นกว่าที่ได้ออกแบบไว้ในปีแรกของโครงการ แนวคิดในการวิจัยคือออกแบบกลไกข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกที่ข้อเข่างอเล็กน้อยในช่วงเท้าสัมผัสพื้น โดยใช้กลไกแบบใหม่ที่สามารถรับข้อมูลการเดิน 2 อย่างในการทำงาน คือแรงปฏิกิริยาจากพื้นในแนวหน้าแข้ง และโมเมนต์รอบแกนหมุนที่ออกแบบ การออกแบบจะเริ่มจากการออกแบบระบบไฮดรอลิกที่ใช้สำหรับปรับมุมงอข้อเข่าช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้น จากนั้นจึงออกแบบระบบล็อกข้อเข่าที่ใช้ป้องกันการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้น หลังจากนั้นจึงตรวจสอบการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328:2006 ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แล้วทำการผลิตต้นแบบข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกที่ออกแบบขึ้นมาเพื่อทดสอบฟังก์ชันการทำงานเบื้องต้นของต้นแบบที่พัฒนาขึ้น จากผลการทดสอบพบว่าต้นแบบข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกสามารถงอเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ 5-10° ซึ่งมากกว่าข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาด และสามารถปรับมุมงอข้อเข่าให้เหมาะสมกับความเร็วที่ใช้เดินได้ โดยมีอัตราการเปลี่ยนมุมงอข้อเข่ามากสุดในช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้นอยู่ที่ 27.7°(m/s) ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้มีค่าอยู่ในช่วงที่ข้อเข่าเทียมระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ และข้อเข่าเทียมที่พัฒนาขึ้นมีความแข็งแรงเพียงพอสาหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักไม่เกิน 80 กิโลกรัม	en_US
dc.description.abstractalternative	Refer to Thai National statistics survey in 2012 showed that there are leg amputees about 24,798 persons in Thailand. 58% of these amputees or 14,274 persons aged between 25-59 years. These amputees are still strong and they still have many activities in daily life such as walking, jogging and running with various speeds. Therefore, the function of the prosthetic knee joint, especially high stability and adjustable damping force of knee joint are necessary for strong amputees. Hydraulic knee prosthesis provides stance phase control and swing phase control which suitable for active amputees. This research continued as a second year of 2 years project by improving the design of the hydraulic system to be smaller, lighter than the first year of the project. The research concept is to design a hydraulic prosthetic knee with knee flexion in stance phase. In design, we used the proposed new mechanism that require two walking data to perform. These are the axial GRF in the shank and the moment about the design axis. The hydraulic system was designed to adjust knee angle in swing phase. The stability system was then designed to lock the prosthetic knee in stance phase. The performance of the design mechanism was validate by using computer program. The designed prosthetic knee was verified by following the international standard ISO 10328:2006 using finite element method. Finally, the prototype of designed prosthetic knee was manufactured to test the performance. The result show that the designed hydraulic prosthetic knee can flex knee joint in stance phase at 5-10° and can adjust a knee angle to be suitable at different speed that the rate of maximum knee angle in swing phase is 27.7 °/(m/s). This rate is similar to the microprocessor knee that popular in developed countries. Moreover, the designed prosthetic knee is also enough strength for an amputee who weight does not exceed 80 kg.	en_US
dc.description.sponsorship	ทุนอุดหนุนการวิจัยจากงบประมาณแผ่นดิน	en_US
dc.language.iso	th	en_US
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.subject	ข้อเข่าเทียม	en_US
dc.subject	Artificial knee	en_US
dc.title	การออกแบบและสร้างเข่าเทียมไฮดรอลิกสำหรับผู้พิการขาขาดเหนือเข่าที่แข็งแรง ปีที่ 2 (โครงการต่อเนื่อง 2 ปี) : รายงานการวิจัย	en_US
dc.title.alternative	Design and Manufacturing of Hydraulic Knee Prosthesis for Active Above-Knee Amputees (2nd year of 2 years project)	en_US
dc.type	Technical Report	en_US