تازه های فناوری / توسعه پروتزهای هوشمند پا با شبیه ساز پروتز

پژوهشگران توانستند با توسعه ابزاری جدید به پژوهش‌های مربوط به توسعه پروتز پا سرعت ببخشند. با این ابزار افزون بر سرعت بخشیدن به ساخت پروتزهای هوشمند، هزینه پروتزها نیز کاهش می‌یابد. در ادامه به معرفی این شبیه ساز پروتز می‌پردازیم و مروری داریم بر تازه‌ترین پیشرفت‌ها در زمینه ساخت پروتز و جدیدترین فناوری‌های توسعه یافته برای معلولان. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

شبیه ساز پروتز

طراحی پروتزهای جدید و تنظیم آن برای بیماران بر پایه آزمون و خطا و تلاشی وقت‌گیر است. طرح هر ایده، ساخت نمونه اولیه و یک نسخه تمام شده آن بسیار وقت‌گیر و در بیشتر مواقع بی‌نتیجه است. پژوهشگران استنفورد ابزاری جدید ایجاد کرده‌اند که شبیه‌ساز پروتز نامیده می‌شود و می‌تواند به طور چشمگیری به این روند سرعت بخشد.

اساس طراحی جدید نوعی سه پایه است که با تغییر فشار بین سه نقطه تماس مختلف به مسیرهای سخت پاسخ می‌دهد. این ابزار برای بهبود نمونه‌های اولیه و سرعت بخشیدن به روند طراحی پروتز پا ایجاد شده است. شبیه سازهای پروتز به ما اجازه می‌دهند طرح‌های مختلفی را بدون نیاز به سخت افزار جدید امتحان کنیم. درواقع می‌توان هر ایده‌ای را شبیه‌سازی کرده و پاسخ افراد به آن را ببینیم. اندام مصنوعی بهتر می‌تواند نه تنها تحرک، بلکه کیفیت کلی زندگی را بهبود بخشد.

توسعه بستری متن باز برای سرعت بخشیدن به ساخت پروتزهای پیشرفته

پژوهشگران دانشگاه میشیگان و Shirley Ryan AbilityLab یک پای مصنوعی متن باز و هوشمند طراحی کردند. هدف این پژوهشگران از توسعه بستری متن باز در زمینه بیونیک، بهبود کیفیت زندگی بیماران و سرعت بخشیدن به پیشرفت‌های علمی بوده است. با این بستر پژوهشگران می‌توانند روی چالش کنترل پروتزهای پا که امروزه بزرگترین چالش در ساخت پای رباتیک است، تمرکز کنند. همچنین این بستر متن باز افزون بر سرعت بخشیدن می‌تواند هزینه‌های پژوهش در این زمینه را بسیار کاهش دهد.

طراحی پروتزهای هوشمند پا و جلوگیری از سقوط افراد

افرادی که از پروتزهای پا استفاده می‌کنند، باید به طور مداوم مراقب موانع در مسیر خود باشند. چرا که اگر آنها سکندری بخورند بدون شک سقوط خواهند کرد. پروتزهای پا، حتی نوع فعال آنها، نمی‌توانند پس از لغزیدن یا سکندری خوردن تعادل فرد را حفظ و از سقوط جلوگیری کنند. این یک کار بسیار پیچیده برای دستگاه‌های مکانیکی است.

پژوهشگران دانشگاه وندربیلت (Vanderbilt University) این چالش را برطرف کرده‌اند و امیدوارند که به زودی سطح جدید ایمنی برای افراد قطع عضو که از پروتز پا استفاده می‌کنند، فراهم کنند. آنها در این پژوهش موانعی را بر روی تردمیل قرار دادند و افراد را مجبور به سکندری خوردن و لغزیدن کردند و به طور دقیق مدل‌ها و چگونگی حفظ تعادل توسط افراد را ردیابی کردند. گروه از این اطلاعات به دست آمده برای طراحی پروتزهای هوشمند و مقابله با موانع غیر منتظره و حفظ تعادل فرد بهره بردند.

این عضلات مصنوعی می‌تواند ربات‌ها و پروتزها را دگرگون کند

پژوهشگران MIT الیافی تولید کردند که به ساخت عضلات مصنوعی سبک، کارآمد و قدرتمند منجر می‌شود. آنها دو پلیمر با ضریب حرارتی بسیار متفاوت (یک الاستومر کوپلیمر سیکل و یک پلی‌اتیلن ترموپلاستیک) را با هم ترکیب کردند. این ترکیب به کوچکترین تغییر دمایی واکنش نشان می‌دهد و بسیار قوی است به طوری که تنها یک رشته از آن می‌تواند تا ۶۵۰ برابر وزن خود را تحمل کند. این الیاف می‌توانند از چند میکرومتر تا چند میلی‌متر ضخامت و تا صدها متر طول داشته باشد. یک اندام رباتیک برای فعال کردن الیاف نیازی به منبع گرمایی حجیم بیرونی ندارد. اگر این الیاف‌ها به هم پیچانده شوند، می‌توان کنترل دقیق و خودکاری رو آنها داشت.

کاربردهای بسیاری می‌توان برای این الیاف در نظر گرفت. ربات‌های کوچک پزشکی می‌توانند بر روی بدن شما از داخل کار کنند. ربات‌های بزرگتر می‌توانند بسیار قوی و سریع باشند. همچنین می‌توانند برای پروتزها بسیار حیاتی باشند و آنها را بی‌نیاز از هیدرولیک و دیگر ماشین آلات کنند.

پوست الکترونیکی فوق العاده حساس برای پروتزها و ربات‌ها

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور یک پوست الکترونیکی ایجاد کرده‌اند که در طراحی آن تنها از یک سیم استفاده شده است. پوست الکترونیکی این گروه (ACES) یک نوع سیستم عصبی مصنوعی است که می‌تواند به دستگاه‌های دیگر، از جمله پروتزها، فناوری‌های پوشیدنی و وسایل کمکی متصل شود. پوست الکترونیکی جدید می‌تواند طیف وسیعی از محرک‌های لمسی همچون دما، فشار و یا لغزش جسم را در یک هزارم میلی ثانیه با دقت و سرعت بسیار تشخیص دهد. در صورت آسیب بخشی از این پوست بخش‌های دیگر به درستی کار خود را انجام می‌دهند و در کار آنها خللی بوجود نمی‌آید.

داستان پسر ۲۳ ساله با پرتز دست Myo Plus

در این ویدیو داستان زندگی Wolfgangs پسر ۲۳ ساله را خواهید دید که یک دست خود را از پایین آرنج از دست داده است. او با کمک پروتز دست مدل Myo Plus می‌تواند کارهای روزانه‌ی خود را به صورت مستقل انجام دهد. بیشتر بخوانید: exos.ir/?p=14911

توسعه انگشتان رباتیک نوآورانه برای کمک به زندگی افراد دارای اختلال حرکتی

یک دانش آموخته مکاترونیک دانشگاه سایمون فریزر، Manpreet Kaur،  انگشتان رباتیک چاپ سه بعدی طراحی کرده است که قدرت و حساسیت انگشتان دست انسان را تقلید می‌کند. ربات‌های مجهز به این انگشتان می‌تواند برای افراد با چالش‌های حرکتی و یا قطع عضو همراه و یا ابزاری مهم برای زندگی مستقل باشد. در طراحی این انگشتان رباتیک از حیواناتی همچون اختاپوس الهام گرفته شده است. که هیچ استخوانی ندارند اما می‌توانند کارهای بسیار متفاوتی انجام دهند.

ربات کمکی معلولان برای غذا خوردن

گروهی از پژوهشگران آزمایشگاه رباتیک شخصی (Personal Robotics Lab) دانشگاه واشنگتن به سرپرستی پروفسور سیذارتا سرینیواسا (Siddhartha Srinivasa) در حال توسعه ی یک سامانه ی رباتیک کمکی معلولان برای غذا خوردن هستند. سامانه ی رباتیک کمکی می تواند به صورت خودکار غذا را از بشقاب بردارد و به کاربر بدهد.

رباتی برای کمک به لباس پوشیدن معلولان

ویدئویی کوتاه اما بسیار تحسین برانگیز از ربات WHILL برای کمک به لباس پوشیدن افراد دارای اختلال حرکتی.

کنترل تلویزیون با چشم

شرکت Comcast یک کنترل از راه دور چشمی برای کاربران دچار اختلال حرکتی ساخته است. با فناوری Xfinity X1 کاربران می‌توانند با چشمان خود تلویزیون را کنترل کنند. Xfinity X1 با ارائه راهکارهای مبتنی بر وب و همگام سازی با ستاپ باکس کار می‌کند. این کنترل از راه دور قابلیت سازگاری با دیگر فناوری‌های تشخیص حرکات چشم را دارد. با Xfinity X1 کاربران به آسانی و با زل زدن به یک دکمه، می‌توانند آن را فعال و فرمان را به تلویزیون ارسال کنند.

گام برداشتن با اسکلت بیرونی زانو C-Brace

اسکلت بیرونی زانو C-Brace و حمایت از پای ناتوان هنگام گام برداشتن. ارتز C-Brace از فاز ایستادن و چرخشی پا هنگام راه رفتن پشتیبانی می‌کند. عملکرد بیشتر ارتزها به قفل و آزاد کردن مفصل زانو محدود می‌شود. ارتز C-Brace از کاربر در طول کل چرخه گام برداشتن پشتیبانی می‌کند و با شرایط روزمره سازگار است. انعطاف‌پذیری در زیر بار هنگام نشستن، کمک به راه رفتن در مسیرهای نامناسب و یا بالا و پایین رفتن از پله‌ها از ویژگی‌های این ارتز است. C-Brace کوچک و سبک است و می‌توان آن را زیر لباس پوشید. با این ارتز زندگی بیماران دچار اختلال حرکتی پا، دگرگون می‌شود. و این افراد استقلال خود را دوباره به دست می‌آورند.

کنترل اسکلت بیرونی بالاتنه با رابط مغز و رایانه

در سال‌های اخیر تعداد افراد دارای اختلال حرکتی در حال رشد بوده است. به همین دلیل پژوهش‌های بسیاری در زمینه توانبخشی برای افراد دچار آسیب نخاعی و سکته انجام شده است. در گذشته ویلچرها، ارتزهای غیرفعال و عصاها تنها گزینه‌های قابل استفاده برای توانبخشی بیرون از درمانگاه‌ها بود. با پیشرفت‌های اخیر در زمینه رباتیک، دستگاه‌های رباتیک فعال به عنوان ابزاری برای توانبخشی و ابزارهای کمکی ظهور کردند. رابط مغز و رایانه (BCI) یکی از فناوری‌های پیشرفته در این زمینه است که به افراد دارای اختلال حرکتی و آسیب نخاعی اجازه می‌دهد تا اسکلت‌های بیرونی را با مغز خود کنترل کنند.

اسکلت بیرونی XoSoft

XoSoft یک لباس رباتیک ماژولار پایین‌تنه است. هدف توسعه‌ی این اسکلت بیرونی، بهبود مشکلات حرکتی افراد سالمند و بیماران سکته‌ی مغزی است. افراد با محدودیت حرکتی کم تا متوسط می‌توانند لباس رباتیک نرم XoSoft را بپوشند. در طراحی اسکلت بیرونی XoSoft، بندهای کشسان و مکانیسم کلاچ پنوماتیک و نرم به کار رفته است.

شرکت Lyft خط ویژه‌ای از خودروهای مناسب سازی شده برای کاربران صندلی چرخدار را آزمایش می‌کند. این شرکت اعلام کرد که سرویس جدید WAV (وسیله نقلیه مناسب سازی شده برای ویلچر) را در لس‌آنجلس و سانفرانسیسکو راه‌اندازی کرده است. در این طرح از ون‌های تویوتا سیه‌نا (Toyota Sienna vans) و یک سطح شیب‌دار تاشو استفاده می‌شود.

با یک خط اختصاصی از WAVها، مشخص است که شرکت Lyft در حال تلاش برای بهبود خدمات به کاربران صندلی چرخدار است. رانندگان ویژه و وسایل نقلیه مناسب سازی شده برای صندلی چرخدار قطعاً پیشرفتی در برابر رانندگانی است که ممکن است با این شرایط آشنا نباشند و یا حتی حاضر به پذیرش مسافران با صندلی چرخدار نباشند.

خودروهای مناسب سازی شده برای کاربران صندلی چرخدار

ساخت ویلچرهای سفارشی با طرح های کارتونی برای کودکان

سازمان Magic Wheelchair یک سازمان غیر انتفاعی جهانی است که بدون هیچ هزینه‌ای ویلچر کودکان را به طرح‌های کارتونی تبدیل می‌کند. هدف از این کار نشاندن لبخند بر لب‌های کودکان در صندلی چرخدار است. این سازمان زمانی متولد شد که پسر سه ساله Ryan Weimer میخاست در جشن هالووین دزد دریایی شود. این پسر بچه مبتلا به آتروفی عضلانی نخاعی است و باید از صندلی چرخدار استفاده کند. بنابراین Ryan یک لباس خانگی طراحی و ویلچر پسرش را به کشتی دزد دریایی تبدیل کرد.

تبدیل ویلچرهای دستی به برقی با SMOOV

محرک الکتریکی SMOOV که توسط گروهی از کارآفرینان Alber ساخته شده فوق‌العاده سبک است و تنها ۷٫۲ کیلوگرم وزن دارد و می‌تواند با بیشترین سرعت ۱۰ کیلومتر در ساعت حرکت کند. با هر شارژ کامل می‌تواند محدوده ۲۰ کیلومتر را پوشش دهد.  SMOOVدارای یک چرخ قدرتمند است که بر روی محور عقب یک صندلی چرخدار متصل می‌شود و می‌تواند ۳۶۰ درجه بچرخد. شما می‌توانید این چرخ را خود در حالی که روی صندلی چرخدار نشسته‌اید وصل کنید. کنترلر SMOOV بر روی قاب جلو صندلی چرخدار متصل می‌شود و برای تنظیم سرعت و متوقف کردن موتور بکار می‌رود. چراغ‌های LED نشان می‌دهد که چقدر باتری دارید و یک چراغ عقب برای ایمنی در تاریکی روشن می‌شود.

تبدیل ویلچر دستی به ویلچر برقی با InMotor

موتور هوشمند InMotor می‌تواند به آسانی روی صندلی چرخدار دستی نصب و آن را به یک صندلی چرخدار الکتریکی تبدیل کند. با InMotor، شما مجبور نیستید صندلی چرخدار خود را ارتقا دهید. وزن این دستگاه ۷٫۸ کیلوگرم و با هر بار شارژ می‌تواند ۲۰ تا ۲۵ کیلومتر (بسته به شرایط جاده) حرکت کند.

مسیریابی نابینایان در شهر با فناوری نوآورانه دستگاه BAWA

زندگی در یک شهر بزرگ برای افراد نابینا و کم‌بینا چالش‌های بسیاری دارد. اگرچه نابینایان با مهارت‌های خود به صورت مستقل به کارهای روزانه رسیدگی می‌کنند ‫‫با این حال نابینایی زندگی آن‌ها را با چالش‌های بیشتری روبرو می‌کند. شهر پر از موانعی همچون تابلوهای راهنمایی رانندگی، پله‌ها و وسایل نقلیه در حال حرکت هستند. حتی موانعی با ارتفاع بیشتر که با کمک عصای سفید قابل تشخیص نیستند.

BAWA دستگاهی است که مشکلات نابینایان را تا حدودی برطرف می‌کند. برنامه کاربردی‫‫ BAWA بر گوشی‌های هوشمند نصب می‌شود. دستگاه‫‫ BAWA به کاربر کمک می‌کند ایمن به مقصد خود برسد. BAWA این کار را با استفاده از ‫‫‫دستیار صوتی و مسیر‌یابی انجام می‌دهد. پیدا کردن عصا، مسیریابی در شهر، شناسایی موانع از جمله قابلیت‌های BAWa به شمار می‌آید. موانع تا ارتفاع ۱٫۲ متر از زانو، موانع روبروی کاربر تا فاصله‌ ۱٫۲ متر، پله های کوتاه تا ارتفاع ۲٫۵ سانتی‌متر و اشیای کوچک توسط این دستگاه قابل تشخیص هستند.

ابزار و دستگاهی کمکی برای معلولان: GlassOuse

پوشیدنی GlassOuse یک وسیله کمکی به شکل عینک است که افراد د ارای اختلال حرکتی می‌توانند از آن به عنوان ماوس استفاده کنند. GlassOuse یکی از فناوری‌های نوآورانه‌ای است که در RehabWeek 2019 به نمایش گذاشته شد. این فناوری به گوشی هوشمند، رایانه و تبلت متصل می‌شود.

دانشمندان دانشگاه بریستول در قالب پروژه FREEHAB به دنبال توسعه پوشیدنی‌های نرم توانبخشی هستند. این پوشیدنی‌ها شبیه عضلات مصنوعی عمل می‌کنند تا افراد سالخورده و افراد دچار اختلال حرکتی زندگی مستقل‌تری داشته باشند. این افراد به کمک پوشیدنی‌های توسعه یافته خواهند توانست براحتی و با ایمنی راه بروند و از حالت نشسته به حالت ایستاده درآیند. همچنین پروژه FREEHAB به دنبال توسعه ابزارهایی است که توسط فیزیوتراپیست‌ها برای آزمایش توانایی حرکتی بیماران مورد استفاده قرار گیرد.

شرکت CyMedica آزمایش‌های بالینی برای بررسی تأثیر دستگاه تقویت کننده عضلات e-vive ™ در بیماران مبتلا به آرتروز زانو را آغاز کرد. کارآزمایی بالینی روی ۱۲۰ بیمار مبتلا به آرتروز زانو انجام می‌شود. استئوآرتریت شایعترین نوع التهاب مفصل است و زانو یکی از شایع‌ترین مفاصل آسیب دیده است. آرتروز می‌تواند انجام بسیاری از فعالیت‌های روزمره از جمله راه رفتن یا بالا رفتن از پله‌ها را مشکل کند. ضعف عضلانی یکی از رایج‌ترین شرایط بالینی در ارتباط با استئوآرتریت زانو است. این بیماران به طور فزاینده‌ای نیاز به درمان‌های پوشیدنی، غیر دارویی و خانگی دارند. پوشیدنی e-vive میتواند یک روش درمانی مؤثر و کارآمد برای این بیماران باشد.

دستگاه تقویت کننده عضلات e-vive ™ دستگاه تقویت کننده عضلات e-vive ™

دستکش هوشمند برای تبدیل زبان اشاره به گفتار

این دستکش‌های هوشمند زبان اشاره را به گفتار تبدیل می‌کند. بیش از ۳۰ میلیون نفر مبتلا به اختلالات گفتاری در سراسر جهان برای ارتباط به زبان اشاره متکی هستند. اما بسیاری از مردم در این سیاره نمی‌توانند زبان نشانه را متوجه شوند که یک مانع ارتباطی برای افراد مبتلا به اختلال گفتاری است. یک مرد ۲۵ ساله کنیایی به نام Roy Allela دستکش‌های هوشمندی اختراع کرده است که می‌تواند حرکات دست در زبان اشاره را به گفتار تبدیل کند.

این نوآوری می تواند زندگی افراد ناشنوا را در سراسر جهان تغییر دهد. چالش‌هایی که خواهرزاده ناشنوای Roy با آن روبرو بود الهام بخش وی برای ایجاد این دستکش شد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این دستکش سرعت بالای آن در تبدیل زبان اشاره به گفتار است.

دستکش هوشمند/ تبدیل زبان اشاره به گفتار


بیشتر بخوانیم:

>>بهبود کیفیت زندگی افراد قطع عضو با روش نوین تولید لاینر پروتز پا

>>بازوی رباتیک Jaco متصل به ویلچر الکتریکی و توانمندسازی کودک آتروفی عضلانی نخاعی


«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *