طراحی اسکلت بیرونی ویژۀ کودکان در دانشگاه Houston

helping-injured-children-walk

طرحی از نمونه اولیه اسکلت بیرونی ویژۀ کودکان که توسط چاپگر سه بعدی ساخته شده است.

یکی از مهندسان دانشگاه Houston بودجه ای دریافت کرده تا با آن یک اسکلت بیرونی ویژۀ راه رفتن کودکان آسیب دیدۀ نخاعی و حرکتی بسازد.

به گفتۀ Jose Luis Contreras Vidal، Hugh Roy و پروفسور Lillie Cranz Cullen استاد برجستۀ مهندسی برق و رایانه، اسکلتهای خارجی به شکلی ساخته خواهند شد که با رشد کودک تغییر اندازه دهند.

دکتر Contreras Vidal در حال توسعۀ الگوریتمهایی است که بتواند فعالیت الکتریکی مغز را بخواند و به کمک نیروی تصور ذهن کاربر از حرکت اندامها، قادر باشد پاها، دستهای مصنوعی و سایر ابزارهای لازم را حرکت دهد. این واسط مغز – ماشین داده‌های لازم را از لایۀ خارجی مغز جمع آوری می‌کند و بنابراین نیازی به کاشتن تراشه الکتریکی در مغز از راه جراحی نیست.

دکتر Contreras Vidal پیش از این با بزرگسالان معلول بسیاری کار کرده و آنان را در راه رفتن با اسکلتهای بیرونی رباتیک یاری داده است. یکی از سامانه های ساختۀ او اکنون در مرحلۀ آزمایش درمانگاهی است.

اما ساختن اسکلت خارجی برای کودکان داستان دیگری دارد و تنها با کوچک کردن اندازۀ اسکلت خارجی نمی‌توان کاری از پیش برد. تا کنون اسکلت خارجی ویژۀ کودکان که بتواند به طور مستقل آنان را راه ببرد ساخته نشده است.

اسکلت خارجی کودکان باید محکم و در عین حال سبک باشد. پژوهشگران در نظر دارند تا از ترکیبهای رشته‌های کربنی برای ساختن بدنه استفاده کنند. اسکلت خارجی کودکان همچنین باید نسبت به اسکلت خارجی بزرگسالان توانایی مانور بیشتری داشته باشد. ضمن اینکه باید برای کودکان جذاب هم باشد. دکتر Contreras Vidal می‌گوید:

«کودکان بازیگوش و پر جنب و جوش هستند. پس اسکلت خارجی باید به جای جدا کردن آن‌ها از سایر کودکان، آن‌ها را به بقیۀ بچه‌ها نزدیک کند. ما نمی‌خواهیم اسکلت خارجی مانعی برای برقراری ارتباط کودکان باشد. بلکه می‌خواهیم به عنوان وسیله‌ای برای استفادۀ کودک باشد.»

شرکت Mission Connect که بنیاد TIRR آن را در سال ۱۹۹۷ برای گسترش پژوهشهای مرتبط با آسیبهای عصبی بنا نهاد، با در نظر گرفتن یک جایزۀ ۱۰۰ هزار دلاری از این کار پشتیبانی می‌کند. بنیاد دانشگاه Houston نیز بودجه ای ۵۰ هزار دلاری برای آغاز این کار در نظر گرفته است.

با این حال کار از مدتی پیش در آزمایشگاه Noninvasive Brain – Machine Interface Systems تحت نظارت دکتر Contreras Vidal آغاز شده است. در آزمایشگاه با یک چاپگر سه بعدی نمونه‌های اولیۀ قطعه‌ها با قیمتی ارزان ساخته می‌شوند. سازگاری هر قطعه بر روی بدن کودکان مشخص می‌شود. همچنین ملاحظات لازم برای تغییر وضعیت قطعه‌ها همزمان با رشد بدن کودک و در نظر گرفتن حرکتهای طبیعی بدن انجام می‌شود.

دکتر Contreras Vidal می‌گوید: «ما هر چقدر بخواهیم می‌توانیم قطعه چاپ کنیم تا در نهایت به قطعۀ مناسب برسیم.»

کودکان مبتلا به آسیبهای نخاعی درگیر مشکلاتی هستند که بزرگسالان با آن‌ها روبرو نمی‌شوند. مثلاً خطر تغییر شکل استخوانها که ناشی از رشد آن‌ها در وضعیت بی‌تحرکی است. دکتر Contreras Vidal معتقد است که این مسأله هم یک فرصت و هم یک تهدید است. زیرا توانبخشی در حالت ایستاده می‌تواند برخی از مشکلات را حل کند.

وی امیدوار است بتواند سال آینده وسیلۀ خود را بر روی کودکان بیازماید و وارد مراحل آزمونهای درمانگاهی و تولید تجاری شود.

اسکلت خارجی ویژۀ بزرگسالان وی تا حد زیادی مبتنی بر واسط مغز – ماشین (BMI) است و به کاربر این توانایی را می‌دهد که تنها با فکر کردن راه برود. با این حال قرار است در نسخه‌های اولیۀ اسکلت خارجی کودکان از تعدادی حسگر استفاده شود. امکان دارد در نسخه‌های بعدی از یک سامانۀ myoelectric که مبتنی بر اثر فعالیت ماهیچه‌ای است استفاده شود.

در نهایت این سامانه‌ها نیز با الگوریتمهایی که از امواج مغزی خود کودکان به دست می‌آید راه اندازی می‌شوند. دکتر Contreras Vidal بر این باور است که محدودیت انجام دادن کارها ناشی از محدودیت ذهن پژوهشگران است:

«امروزه دیگر ابزارها عوامل محدود کننده برای توسعۀ فناوری نیستند بلکه این میزان خلاقیت است که آن را محدود می‌کند.»

منبع: phys.org

پاسخی بگذارید

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