یک استاد دانشگاه میشیگان پس از یک سانحه حین دوچرخه سواری، پچی نوآورانه برای ارزیابی آسیب و بهبود شانه توسعه داد. وی پس از آسیب شانه متوجه شد که تاکنون روش مناسبی برای ردیابی حرکت شانه وجود نداشته است. این پچ از حسگرهای الکترونیکی برای درک محدوده عملکردی حرکت استفاده می‌کند. برخلاف اندازه‌گیری استاتیک معمولی امروزی. با توجه به کیریگامی، یک هنر ژاپنی برای ایجاد ساختارهای سه بعدی از کاغذ، این حسگر می‌تواند در عین حالی که صاف ساخته شده است، منحنی‌های مفصل را دربرگیرد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

Max Shtein، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه میشیگان است که با دوچرخه سقوط کرد و با دانشجویش در این پژوهش همکاری داشته است. وی گفت: «شانه به شکلی بسیار پیچیده حرکت می‌کند و یکی از ویژه‌ترین مفصل‌های بدن است. هیچ کس واقعاً نتوانسته است آن را به طور صحیح با هر چیز پوشیدنی ردیابی کند. اما شانه مهمترین مفصل در فعالیت‌های ورزشی و زندگی روزمره است».

Shtein پس از شکستن توقوه‌اش از اینکه درمانگر فیزیکی وی دامنه حرکتی شانه را با یک زاویه‌سنج ابتدایی ارزیابی کرد، ناراحت شد. این روش مستعد خطاهای بزرگ است و او هیچ راهی برای تکرار اندازه گیری‌ها در خانه نداشت. او دریافت که با یک حسگر پوشیدنی می‌تواند دامنه حرکت شانه خود را ثبت و تمرینات را ردیابی کند. اما ساخت الکترونیک بر روی سازه‌های خمیده گران قیمت است. این حسگر باید تخت ساخته شود اما بتواند خط شانه بیمار را دنبال کند.

هنر کیریگامی

او و Erin Evke، دانشجوی دکترا در علوم و مهندسی مواد، راهکاری با الهام از هنر کیریگامی ارائه کردند. وی با لیزر یک ورق نازک از پلاستیک را به شکل مارپیچ‌های هم مرکز برید. بریدگی‌های این شکل باز شده و روی شانه قرار می‌گیرند.

Evke گفت: «اگر بخواهید یک کاغذ را به دور یک کره بپیچانید، انجام آن بدون تا شدن یا چروک کردن کاغذ غیرممکن است. این امر موجب می‌شود تا پیش از شروع اندازه‌گیری به حسگرها به میزان قابل توجهی فشار بیاید. الگوی برش ما از این مشکل جلوگیری می‌کند».

از آنجایی که این سازه‌های سه بعدی از یک ورق مسطح ساخته می‌شوند، می‌توانند با فناوری‌های موجود و مقرون به صرفه تولید شوند. Shtein تخمین می‌زند که هزینه هر حسگر با فرض تولید انبوه کمتر از ۱۰ دلار خواهد بود. این بسیار کمتر از هزینه یک قرار ملاقات با درمانگر فیزیکی است. این می‌تواند یک روش ارزان برای بهبود نتایج بیمار باشد. این گروه پچ کیریگامی را با دو فشار سنج مجهز کرد یکی در گوشه شانه برای دریافت بالا و پایین بردن بازو و دیگری در پشت شانه برای اندازه گیری حرکات.

کاربرد حسگرهای پوشیدنی

گروه Shtein با همکاری پژوهشگرانی همچون Deanna Gates، استادیار علوم حرکات در دانشگاه میشیگان، داده‌های حسگر کیریگامی را با حرکات بازوی ضبط شده توسط یک سامانه ردیاب حرکت ارزیابی کردند. این سامانه از نشانگرهای بازتابی برای ردیابی موقعیت زاویه‌ای بازو و بازسازی آنها در یک شبیه‌ساز رایانه‌ای استفاده می‌کند.

این گروه پیش‌بینی کرده است که می‌توان این نوع حسگر ارزان قیمت را به بیماران فیزیوتراپی داد و آنها را قادر به ورود به تمرینات و دیدن پیشرفت از طریق یک برنامه هوشمند کرد. این امر موجب می‌شود تا بیماران نسبت به انجام تمرینات خود صادقانه عمل کنند و همچنین اطلاعات بیشتری را در مورد پیشرفت هر بیمار به پزشکان ارائه دهند.  Evke در نظر دارد که از این حسگر برای بهبود عملکرد ورزشکاران استفاده کند.

او گفت: «از آنجا که می‌توان طرح برش را مطابق با انحنای تمام قسمت‌های مختلف بدن تنظیم کرد، می‌توانید داده‌های بسیاری برای ردیابی موقعیت خود و همچنین مقدار فشار اعمال شده روی مفصل‌ها بدست آورید. کاربر می‌تواند از شکل نادرست در لحظه آگاه شود. بنابراین از صدمات جلوگیری می‌شود».

Shtein خاطرنشان کرد: «ما روش‌های خوبی برای اندازه‌گیری مفاصل و درک نحوه مراقبت از آنها نداریم. کار اخیر نشان می‌دهد که پارگی در رباط صلیبی قدامی، یک آسیب جدی در زانو که بسیاری از ورزشکاران آن را تجربه می‌کنند، در نتیجه‌ی فشارهای تجمعی رخ می‌دهد نه یک نیروی بیش از حد. مسائل مشابهی نیز در مفصل شانه اتفاق می‌افتد. حسگرهای ارزان قیمت می‌توانند فشارها را اندازه بگیرند تا ورزشکاران و مربیان بتوانند مشکلات را تشخیص دهند و از آسیب‌های عمده جلوگیری کنند».

بیشتر بخوانیم:

>> خالکوبی به عنوان حسگری پوشیدنی

>> یک حسگر نرم پوشیدنی برای تشخیص اختلالات عصبی حرکتی در کودکان

منبع: techxplore.com

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