نخستین پای بیونیک خودران برای معلولان قطع عضو

برای مدتی کوتاه، K. Finn احساس می‌کرد که «ترمیناتور» یا «مرد شش میلیون دلاری» است. این راننده‌ی بازنشسته‌ی ۶۰ ساله‌ی کامیون، پای چپ خود را به دلیل بیماری عروقی دیابت نوع ۲ از دست داد. اما سال گذشته، او یکی از ۱۰ فردی در دانشگاه یوتا بود که یکی از نخستین پاهای واقعاً بیونیک جهان را آزمایش کرد. یک اندام مصنوعی خودران با یک پردازنده‌ی رایانه‌ای و مفاصل حرکتی در مچ پا و زانو که یک معلول قطع عضو را قادر می‌سازد با قدرت بیشتر، نیرومندی و تعادل بهتر قدم بردارد. ادامه‌ی این مطلب را در مجله‌ی فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی بخوانید.

نخستین پای بیونیک خودران برای معلولان قطع عضو
آقای U. K. Finn، سمت چپ تصویر، با استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه یوتا آقای T. Lenzi، سمت راست، مشورت می‌کند. Lenzi و گروه وی در حال توسعه‌ی یکی از نخستین پاهای واقعاً بیونیک جهان هستند. یک اندام پروتز خودران با یک پردازنده‌ی رایانه‌ای و مفاصل موتوری در مچ پا و زانو است که یک معلول قطع عضو را قادر می‌سازد تا با قدرت، نیرو و تعادل بهتری قدم بزند. اعتبار: M.H. Draper / دانشکده‌ی مهندسی دانشگاه یوتا

Finn درباره‌ی تجربه‌ی آزمایش پای بیونیک در مقایسه با پروتزهای معمولی که معمولاً از آن استفاده می‌کند، می‌گوید: اگر فیلم Terminator را مشاهده کرده باشید، دقیقا حسی مانند آن داشت. باعث می‌شد احساس کنم که کارهایی را می‌توانم انجام دهم که پیش از این نمی‌توانستم. هر وقت قدم می‌زدم احساس حیرت‌انگیزی داشتم.

استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه یوتا، Tommaso Lenzi، که سرپرستی پروژه‌ی توسعه‌ی «پای بیوتیک یوتا» را برعهده دارد، بتازگی دو کمک هزینه برای پیشرفت بیشتر این فناوری دریافت کرده است. یکی جایزه ۲٫۲ میلیون دلاری موسسه‌ی ملی بهداشت و دیگری جایزه ۶۰۰۰۰۰ دلاری از سوی بنیاد ملی علوم.

بهتر، قوی تر، سریع تر

درست مانند اندام بیونیک فضانورد تخیلی، استیو آستین، در سریال تلویزیونی مرد شش میلیون دلاری، این پای بیونیک نیز می‌تواند باعث تقویت بهتر، قوی‌تر و سریع‌تر معلولان قطع عضو شود. هرچند که به قدرتمندی اسکلت آستین برای بلند کردن اتومبیل‌ها یا رانندگی با سرعت ۶۰ مایل در ساعت نیست.

در عوض، پای واقعا بیونیک Lenzi دارای حسگرها، موتورها، پردازنده‌ی رایانه‌ای و هوش مصنوعی است که همه بصورت مشترک کار می‌کنند تا به کاربر قدرت بیشتری برای پیاده‌روی با استرس کمتر بر روی بدن بدهد. در مقایسه با چیزی که پروتزهای استاندارد معمولی برای کاربر فراهم می‌کند. این بدان معناست که مبتلایان به قطع عضو، بویژه افراد سالخورده، می‌توانند با پای جدید در مسافت بسیار طولانی‌تری قدم بردارند.

Lenzi افزود: اگر سریع‌تر قدم بردارید، این پا بهمراه شما سریع‌تر قدم می‌زند و انرژی بیشتری به شما می‌دهد. بطور خودکار با اندازه‌ی قدم سازگار می‌شود و در عبور از موانع کمک می‌کند.

این پا از حسگرهای نیرو و گشتاور سفارشی و همچنین شتاب‌سنج و ژیروسکوپ به منظور تعیین موقعیت پا در فضا بهره می‌برد. این حسگرها به یک پردازنده‌ی رایانه‌ای متصل شده‌اند که محیط را درک می‌کند و حرکات منظم کاربر، طول پله و سرعت راه‌رفتن را تعیین می‌کند. سپس بر اساس این داده‌های لحظه‌ای، به موتورهای موجود در مفاصل نیرو می‌بخشد تا در راه رفتن، ایستادن، عبور از پله‌ها یا مانور در اطراف موانع کمک کنند.

Finn می‌گوید: هر بار که قدم برمی‌دارید، این پا به حرکت درآمده و رانش مشخصی به شما می‌دهد. همچنین این توانایی را به من می‌دهد که همزمان با بالا رفتن از پله‌ها دو قدم هم بردارم. با این پا، فشار کمتری روی قسمت قطع‌شده‌ی بدن ایجاد می شود. لازم نیست به سختی قبل تلاش کنید و فشار زیادی را از بدن می‌گیرد.

نصف شدن وزن

به عنوان یک نکته‌ی مهم، این پا طوری طراحی شده است که تقریباً تنها شش پوند وزن داشته باشد، یعنی نصف وزن سایر پاهای بیونیک که در حال توسعه هستند. برای جمعیت بزرگ معلولان قطع عضو، افراد مسن یا کسانی که مانند Finn اندام تحتانی را در اثر بیماری عروقی از دست داده‌اند، مزیت بزرگی است.

نخستین پای بیونیک خودران برای معلولان قطع عضو
آقای Finn یکی از ۱۰ شرکت‌کننده‌ای بود که “پای بیونیک یوتا” را امتحان کرد. یک اندام مصنوعی خودران دارای پردازنده‌ی رایانه‌ای و مفاصل حرکتی در مچ پا و زانو که یک معلول قطع عضو را قادر می‌سازد تا با قدرت، نیرو و تعادل بهتری قدم بردارد. اعتبار: M.H. Draper / دانشکده‌ی مهندسی دانشگاه یوتا

Lenzi گفت: افرادی که به این پاهای بیونیک احتیاج دارند‌، معمولا کسانی هستند که بطور عادی جزو محدود‌ترین افراد جامعه هستند – یعنی افراد مسن. اگرچه پروتز پا از آلومینیوم و تیتانیوم ساخته شده است، اما وزن سبک آن بیشتر به دلیل طراحی پا است که در آن همه‌ی عناصر با هم ایفای نقش می‌کنند. ما یک روش منحصربه‌فرد در طراحی سامانه‌ها داریم.

برای نمونه، این پا از یک سامانه‌ی انتقال هوشمند استفاده می‌کند که موتورهای الکتریکی را به اتصالات مفاصل آن وصل می‌کند. این سامانه‌ی بهینه سازی‌شده بطور ادراکی می‌داند که کاربر چه فعالیتی را می‌خواهد انجام دهد و به طور خودکار با آن سازگار می‌شود. درست مانند تغییر دنده‌های یک دوچرخه. همچنین این پا از باتری‌های کوچکتر برای نیرو دادن به موتورها استفاده می‌کند.

فعالیت های آینده

Lenzi و گروهش برای انجام این پژوهش که چگونه این پا به کاربر امکان می‌دهد تا بهتر حرکت کند و کارهای بیشتری انجام دهد تنها کمک‌های مالی دولت را دریافت کردند. این گروه همچنین قصد دارد در این مورد که چگونه می‌توان پروتزی را برای پیش‌بینی بهتر حرکات کاربر با ردیابی فعالیت عضلاتش در اندام باقیمانده‌ی فرد طراحی کرد، پژوهش‌های خود را ادامه دهد.

Lenzi گفت: توانایی پیاده‌روی برای زندگی شما ضروری است و اجازه می‌دهد تا کاری که می‌خواهید را دنبال کرده و انجام دهید. وقتی ایستادن یک درد است و راه رفتن به معنای ترس از سقوط است، شما دیگر به زندگی خود ادامه نمی‌دهید و در خانه گیر کرده‌اید. ما در تلاشیم تا بیونیک را برای همه، نه فقط افراد جوان و دارای عملکرد بالا دسترس‌پذیر کنیم.


مطالب بیشتری را در زیر ببینید:
>> بهبود راه رفتن و کاهش درد اندام فانتوم با بازخورد عصبی و احساس دوباره پاها
>> توسعه پروتز های عصبی ، گامی موثر در بهبود زندگی افراد قطع عضو و آسیب نخاعی


منبع: techxplore
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله‌ی فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

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