بشر به عصر اسکلت‌های بیرونی و لباس‌های توان‌افزا (exosuit) وارد شده است. در آینده، اسکلت‌های بیرونی، قدرت بدنی افراد را افزایش خواهد داد. کمردرد یکی از مشکلات شایع است که می‌تواند علت‌های گوناگونی داشته باشد. یکی از دلایل کمردرد را می‌توان فشارهای کاری ناشی از انجام کارهای تکراری و فشار وارد بر ماهیچه‌ها و ستون فقرات دانست. کمردرد سبب محدودیت‌های حرکتی و فیزیکی افراد می‌شود. Karl Zelik، استادیار مهندسی مکانیک در مرکز مهندسی توانبخشی و فناوری کمکی وندربیلت (Center for Rehabilitation Engineering and Assistive Technology) آمریکا فعالیت می‌کند. در طول سه سال گذشته، گروه پژوهشی Karl Zelik اسکلت بیرونی توسعه داده‌اند که یک لباس توان‌افزا است. این لباس توان‌افزا از یک جلیقه تشکیل شده است. آزمایش‌های انجام شده بر لباس توان‌افزا نشان می‌دهد به طور میانگین ۳۰ تا ۴۰ درصد خستگی ماهیچه‌های کمر کاهش می‌یابد. در هنگام بلند کردن وسایل، ۲۰ درصد فشار بر کمر و در هنگام قرار دادن وسایل بر زمین ۴۰ درصد فشار کاهش یافته است. با مجله‌‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

اسکلت‌های بیرونی در حال توسعه

طی پنج سال گذشته، اسکلت‌های بیرونی که به حرکت افراد کمک می‌کنند، از آزمایشگاه‌های پژوهشی به استفاده عمومی رسیده‌اند. اسکلت‌های بیرونی درحال توسعه هنوز نسخه‌های ابتدایی هستند و دانش آن نیز در مراحل نخست خود قرار دارد. تعدادی از اسکلت‌های بیرونی با کاربرد توانبخشی افراد آسیب نخاعی و سکته‌ی مغزی، مجوز FDA را دریافت کرده‌اند. از سوی دیگر، تعدادی اسکلت بیرونی که برای کاهش خستگی و فشارهای ناشی از کار سنگین کارگران طراحی شده‌اند تاییدیه FDA گرفتند.

شرکت تویوتا از کارگران خود خواسته است زمان انجام کارهای سنگین، اسکلت‌های بیرونی مناسب محیط کار بپوشند تا آسیب‌های جسمی ناشی از جابه‌جایی و حمل تجهیزات سنگین به حداقل برسد. با این وجود، برخی از اسکلت‌های بیرونی به دلیل وزن سنگین، حجم زیاد، هزینه‌ی بالا و تداخل با انجام وظایف دیگر، مورد قبول کاربران قرار نگرفته است.

کاهش آسیب‌های جسمی با لباس‌های توان‌افزا

کمردرد یکی از مشکلات شایع است که می‌تواند علت‌های گوناگونی داشته باشد. یکی از دلایل کمردرد را می‌توان فشارهای کاری ناشی از انجام کارهای تکراری و فشار وارد بر ماهیچه‌ها و ستون فقرات دانست. کمردرد سبب محدودیت‌های حرکتی و فیزیکی افراد می‌شود. مجله‌ی پزشکی معتبر The Lancet، مجموعه‌ای از مقالات مربوط به کمردرد و اثرات فیزیکی و اجتماعی آن بر افراد، درمان و پیشگیری از کمردرد و ناتوانی حرکتی ناشی از کمردرد را منتشر کرده است. هدف این مقالات، بهبود تاثیر درمان و توسعه‌ی راه‌حل‌های نوآورانه‌ در راستای مقابله با این مشکل است.

Karl Zelik، استادیار مهندسی مکانیک در مرکز مهندسی توانبخشی و فناوری کمکی وندربیلت (Center for Rehabilitation Engineering and Assistive Technology) آمریکا فعالیت می‌کند. در طول سه سال گذشته، گروه پژوهشی Karl Zelik اسکلت بیرونی توسعه داده‌اند که یک لباس توان‌افزا است. این لباس توان‌افزا از یک جلیقه تشکیل شده است. قسمتی از لباس بر ران پا بسته می‌شود. نوارهای انعطا‌ف‌پذیر کمکی برای آن در نظر گرفته شده است. همچنین کلیدی روی آن برای فعال و غیرفعال کردن لباس توان‌افزا تعبیه شده است.

هنگامی که لباس توان‌افزا فعال نیست کاربر به طور آزادانه حرکت می‌کند و لباس باعث محدودیت حرکتی او نمی‌شود. این لباس موتور و باتری ندارد و وزنی کمتر از ۱٫۵ کیلوگرم دارد. به راحتی زیر لباس قابل پوشیدن است. با روشن کردن لباس، بخشی از فشار بر ماهیچه‌ها در هنگام کارهای سنگین کاهش می‌یابد. آزمایش‌های انجام شده بر لباس توان‌افزا نشان داد به طور میانگین ۳۰ تا ۴۰ درصد خستگی ماهیچه‌های کمر کاهش می‌یابد. در هنگام بلند کردن وسایل، ۲۰ درصد فشار بر کمر و در هنگام قرار دادن وسایل بر زمین ۴۰ درصد فشار کاهش یافته است. در نمودار زیر می‌توان تاثیر پوشیدن لباس توان‌افزا بر اساس وزن بار، حالت‌های بلندکردن و برداشتن بار نشان می‌دهد.
Karl Zelik و گروهش به تازگی شرکت اسپین‌آف به نام HeroWear LLC راه‌اندازی کرده است تا لباس توان‌افزای خود را برای سازمان‌ها و کاربران فراهم کند. لباس توان‌افزا در سال ۲۰۲۰ وارد بازار خواهد شد.

همچنین یک پژوهش چندساله تحت حمایت موسسه ملی بهداشت برای توسعه‌ی لباس توان‌افزا و به کارگیری حسگرها و الگوریتم‌های یادگیری ماشین آغاز شده است. شاید درآینده با اندازه‌گیری فشار وارد بر کمر، لباس توان‌افزا به صورت خودکار فعال و غیرفعال شود.

سخن پایانی

هدف نهایی طراحی لباس توان‌افزا، توسعه‌ی لباسی است که بهدون ایجاد محدودیت حرکتی برای کاربر، به طور خودکار فشار ناشی از کارهای سنگین را کاهش دهد. گروه Karl Zelikف افزون بر لباس توان‌افزا، اسکلت بیرونی مچ پا طراحی کرده‌اند که به عضلات مچ پا در پیاده‌روی و دویدن کمک می‌کند. اسکلت بیرونی مچ پا سبب افزایش استقامت تاندون‌های مچ پا برای افرادی که پای آن‌ها آسیب دیده خواهد شد. شاید تا ۳۰ سال آینده، پوشیدن اسکلت‌های بیرونی توان‌افزا و پشتیبان عضلات همچون گوشی‌های هوشمند امروزی رایج شود. نسل بعد با پوشیدن فناوری‌های پوشیدنی جدید عملکرد عضلات خود را بهبود دهند.

در همین زمینه بخوانیم:

>>نخستین اسکلت بیرونی مچ پا که می‌توان زیر لباس پوشید
>>توسعه یک ارتز هوشمند برای جلوگیری از آسیب به کمر و ستون فقرات
>>آشنایی با اسکلت های بیرونی چالش نوآوری WearRAcon2019

منبع: The Conversation

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