فناوریهای پوشیدنی سامانه‌هایی هستند که روی بدن قرار می‌گیرند و یا با لباس ترکیب می‌شوند. پوشیدنی‌ها در افزایش توان، بهبود حرکت و بهره‌وری، جلوگیری از آسیب یا ردیابی پارامترهای سلامت به ما کمک می‌کند. یکی از فناوری‌هایی که در پزشکی، کشاورزی، صنایع خودروسازی و ساخت و ساز کاربرد دارد، اسکلت بیرونی است. این فناوری هنوز در حال پیشرفت است اما توسعه آن با سرعت بیشتری در حال انجام است. در ادامه مروری داریم بر جدیدترین پژوهش‌ها در زمینه اسکلت بیرونی. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
طراحی یک اسکلت بیرونی ساده و سبک برای حمایت از مچ پا
اسکلت بیرونی PEAX برای تکمیل عملکرد تاندون آشیل در مؤسسه مواد و ماشین آلات کره جنوبی (KIMM) توسعه یافته است.
ارتش آمریکا به دنبال وفق دادن فناوریهای خودکار پوشیدنی با رفتار انسان است. سامانه Dephy ExoBoot یک اسکلت بیرونی قوزک پا است که به طور خودکار از راه رفتن کاربر حامل بار سنگین حمایت می‌کند. میزان این پشتیبانی به سنگینی بار، سرعت راه رفتن و ویژگی‌های محیط بستگی دارد.
هدف این پژوهش بررسی امواج مغزی، سیگنال‌های عضلانی و سایر ویژگی‌های لازم در راه رفتن است تا با کمک یادگیری ماشین، اسکلت بیرونی را با انسان وفق دهند. در این پژوهش بیش از ۴۰ حسگر در سراسر بدن فردی قرار داده می‌شود که در آزمایش شرکت می‌کند. این حسگرها به کمک سیگنال‌های EEG و سامانه اپتیکی از همه حرکات کاربر اطلاعات جمع‌آوری می‌کند. کاربر طی آزمایش به مدت یک ساعت روی تردمیل راه می‌رود. گام برداشتن بدون کمک Dephy ExoBoot و با دریافت کمک از این سامانه انجام و نتایج مقایسه می‌شود.
ربات پوشیدنی سبک و سازگار برای کمک به تحرک و توانبخشی
پژوهشگران دانشگاه شهری نیویورک در حال توسعه فناوریهای پوشیدنی و رباتیک برای تقویت و بازیابی توانایی انسان هستند. اسکلت بیرونی یک روش جدید است که راحتی و عملکرد کاربران را بهینه می‌کند. اسکلت بیرونی سبک و سازگار این گروه راهکار جدید مداخله و توانبخشی برای اختلالات عصبی و اسکلتی عضلانی خواهد بود، برای نمونه برای کمک به آرتروز و کودکان مبتلا به فلج مغزی.
ارتز رباتیک RoamRobotics برای کاهش درد زانو و بهبود حرکت آن
Ascend یک ارتز هوشمند است که به بیماران مبتلا به آرتروز، بی‌ثباتی زانو، یا کسانی که عضلات چهار سر ران ضعیف دارند کمک می‌کند بدون جراحی به زندگی ادامه دهند. این وسیله به عنوان یک ابزار پزشکی به تائید FDA رسیده است.
این بریس بر اساس مشخصات بدنی کاربر ساخته می‌شود تا کاملا روی زانو قرار گیرد. فیبر کربن سبب شده است Ascend بسیار سبک و راحت باشد. دستگاه با یک کنترل به کاربر عرضه می‌شود که روی نمایشگر آن میزان نیروی کمکی نشان داده می‌شود. این نیرو را کاربر می‌تواند به دلخواه و در مواقع لزوم دستکاری کند. اپلیکیشن همراه این وسیله امکان ثبت تاریخچه درمان، داروها، درد، خواب و تغییرات حرکتی را ممکن می‌سازد. در حال حاضر این دستگاه در سانفرانسیسکو ارائه می‌شود.
حمایت از حرکت کتف و شانه با یک ارتز متحرک
استخوان کتف برای عملکرد شانه و کتف انسان ضروری است. بیماری‌های مختلف یا تروما می‌تواند منجر به کاهش توانایی و قدرت حرکتی عضلات کنترل کننده تیغه شانه یا استخوان کتف شود. این ضعف منجر به کاهش توانایی‌های پیچیده شانه می‌شود.
پژوهشگران در ETH زوریخ یک ارتز متحرک ساخته‌اند که از استخوان کتف و حرکت بازو پشتیبانی می‌کند. این دستگاه، استخوان کتف را به سمت بدن تثبیت و نیرویی برای کمک به حرکت فیزیولوژیک آن اعمال می‌کند.
این نخستین اسکلت بیرونی بالاتنه با عملگرهای نرم است که توسط مجتبی شریفی به عنوان پروژه پسا دکتری تعریف شده است.
این سامانه براساس سیگنال الکتریکی عضلات که در لحظه ثبت می‌شود، هر زمان که لازم باشد مداخله کرده و به کاربر در انجام حرکت کمک می‌کند.
پوشیدنی MyoPro برای پشتیبانی از دست در بیماری‌های عصبی عضلانی طراحی شده است. از جمله این مشکلات آسیب‌های نخاعی، سکته، آسیب به اعصاب شبکه بازویی و ALS است. این دستگاه ادعا دارد که تنها پوشیدنی تجاری‌سازی شده بازار است که با روش غیرتهاجمی و با استفاده از سیگنال‌های EMG بیمار دست را حرکت می‌دهد.
نمایی از پشت پرده Auxivo AG و آزمایش اسکلت بیرونی CarrySuit
در این آزمایش با استفاده از سیگنال الکتریکی عضلات (EMG) کاهش بار روی عضلات اندازه‌گیری شده است. آزمایش شامل نگه داشتن یک بار ۲۰ کیلویی یا حمل آن و راه رفتن با آن در اتاق (یک بار با اسکلت بیرونی و یک بار بدون آن) است که توسط چندین داوطلب انجام می‌شود.
در بسیاری از عضلات بازو و بالاتنه شاهد کاهش ۹۰ درصدی بار وارده هستیم. برای شانه‌ها و عضلات کمر بار وارده حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش می‌یابد.
پشتیبانی از کمر حین بلند کردن بارهای سنگین با اسکلت بیرونی
اسکلت بیرونی مجهز به موتور ALDAK برای حمایت از پشت و کمر طراحی شده است. این اسکلت بیرونی توسط کاربر با استفاده از یک برنامه در رایانه لوحی، رایانه شخصی یا تلفن هوشمند قابل مدیریت است.
هر واحد را می‌توان با گزارشی در مورد منحنی‌های حرکت، نیرو، سطح کمک، تعداد حرکات، سرعت و غیره شخصی کرد. همچنین می‌توان از سیگنال‌های الکتریکی عضلات یا سیگنال‌های مغزی (EMG و EEG) و یا دستورات صوتی برای کنترل این اسکلت بیرونی استفاده کرد.
سامانه جدید برای کمک به راه رفتن سالمندان
اسکلت بیرونی جدید Walkbest برای کمک به راه رفتن افراد مسن طراحی شده است تا سالمندان دارای اختلال حرکتی بتوانند خود بایستند و راه بروند و به طور مستقل زندگی کنند.
ربات اسکلت بیرونی Walkbest که توسط یک شرکت چینی با همین نام طراحی شده، برای توانبخشی اختلال حرکتی ناشی از فلج پایین تنه، فلج یکطرفه، سکته مغزی و آسیب نخاعی نیز کاربرد دارد. و در دو نسخه شخصی برای استفاده روزمره و نسخه توانبخشی درمانگاهی موجود است.
اسکلت بیرونی TWIICE برای دوباره راه رفتن معلولان پاراپلژیک
تجربه استفاده از اسکلت بیرونی فعال Wandercraft برای انجام کارهای روزمره
در این ویدیو کاربر از حس شادی خود و اطرافیان می گوید. وی با توجه به سرعت پیشرفت این فناوری آن را امید بخش می‌داند و اعتقاد دارد ظرف سه سال کاملا به تکامل می‌رسد.
اسکلت بیرونی UAN.GO یک اسکلت بیرونی پایین تنه برای کمک به گام برداشتن بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی است.
اسکلت بیرونی UAN.GO کاربری شخصی و کلینیکی دارد. نیروی فعال اسکلت بیرونی در قسمت زانو و لگن اعمال می‌شود. مفاصل قسمت قوزک پا مفاصلd منفعل هستند. ترکیب قسمت‌های فعال و منفعل وزن فرد را به زمین منتقل می‌کند و راه رفتن در جلسات توانبخشی یا در زندگی روزمره را ممکن می‌سازد.
پوشیدنی Mollii ساخت شرکت Ottobock برای بیماران مبتلا به پارکینسون یا قربانیان سکته مفید است. این پوشیدنی بیماران را از لرزش‌هایی که زندگی و انجام فعالیت‌های روزمره آنها را مختل کرده، نجات می‌دهد.
پوشیدنی Mollii با ۵۸ حسگر کار می‌کند. حسگرها را متخصص یا درمانگر بنا به نیاز بیمار تنظیم می‌کند. تحریک الکتریکی با فرکانس اندک به بهبود گردش خون و بازیابی تعادل از دست رفته میان عضلات کمک می‌کند.
اسکلت بیرونی Exo-booster وسیله‌ای برای بهبود تحرک بدن
پژوهشگران KAIST در کره جنوبی با به کارگیری عملگرهای کم ضخامت، مفاصل رباتیک که از سامانه‌های زیستی الهام گرفته شده است، حسگرهای EMG و سایر فناوریهای روز این دستگاه را ساخته‌اند. آلیاژ فلزی فیبر کربن دستگاه را سبک ساخته است و طراحی آن به صورت شخصی برای کاربران انجام می‌شود تا دقیقا روی بدن قرار گیرد.
Exo-booster از همه حرکات بدن انسان پشتیبانی می‌کند و ۱۸ درجه آزادی دارد. فنرهای فوق‌العاده انعطاف‌پذیر قسمت چکمه‌ها در هر گام انرژی حرکتی را فراهم می‌کند. در قسمت کف پا حسگرهای نیروسنج تماس پا با زمین را آشکار کرده و سیگنالی به پردازنده لباس می‌فرستد. محرک‌های لباس گشتاورهای وارده را بهینه می‌کند. حرکت کاربر در این اسکلت بیرونی با الگوریتم‌های یادگیری هوشمند بهینه می‌شود تا تجربه کاربر در هنگام حرکت خوشایند باشد.
اسکلت بیرونی جدید برای استفاده پرسنل درمانی و بهداشتی
شرکت کالیفرنیایی suitX، مبتکر فناوریهای اسکلت بیرونی، از اسکلت بیرونی جدیدی به نام shieldX برای پرسنل مراقبت‌های بهداشتی رونمایی کرد. پرسنلی که از پیش بندهای سنگین ضد اشعه استفاده می‌کنند در معرض آسیب‌های کمر و گردن قرار دارند. اسکلت بیرونی shieldX از همه‌ی وزن پیش‌بندهای ضد اشعه حمایت و بار روی شانه‌ها و ستون فقرات کاربر را خنثی می‌کند.
همچنین تجهیزات جانبی برای خنک کردن فرد روی این اسکلت بیرونی نصب شده است. این اسکلت بیرونی افزون بر کاهش آسیب، موجب بهبود کیفیت کار پزشکان و پرسنل مراقبت‌های بهداشتی با لباس‌های سنگین ضد اشعه می‌شود.
بیشتر بخوانیم:
>> ارتز هوشمند Ascend راهکاری برای بهبود تحرک و کاهش درد زانو
>> اسکلت های بیرونی، راهی برای کمک به کشاورزان سالخورده
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»
