پژوهشگران مهندسی مکانیک دانشگاه یوتا یک اسکلت بیرونی با وزن کم توسعه داده‌اند که به افراد دچار قطع عضو اندام تحتانی کمک میکند با تلاش بسیار کمتری راه بروند. این دستگاه از موتورها، ریزپردازنده‌ها و الگوریتم‌های پیشرفته برای کمک به کاربران در راه رفتن استفاده میکند. درست مانند دوچرخه برقی که به سوارکاران در سربالایی کمک میکند. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
Stan Schaar در یک سانحه و حین کمک به همسایه خود پای چپش را از دست داد. او هرگز فکر نمی‌کرد دوباره بتواند بدون زحمت راه برود. تا اینکه اسکلت بیرونی جدیدی که توسط مهندسان مکانیک در آزمایشگاه مهندسی بیونیک دانشگاه یوتا تهیه شده بود را تجربه کرد.
Schaar یکی از افراد دچار قطع عضو اندام تحتانی بود که اسکلت بیرونی جدید را آزمایش کرد. این اسکلت بیرونی توسط گروهی از پژوهشگران دانشگاه یوتا به سرپرستی استادیار مهندسی مکانیک، توماس لنزی، طراحی شده است. این اسکلت بیرونی که دور کمر و پای فرد قرار می‌گیرد، از موتورهای الکتریکی، باتری و ریزپردازنده‌ها استفاده میکند تا به افراد دچار قطع عضو اجازه دهد با تلاش بسیار کمتری راه بروند.
کاهش کیفیت زندگی
قطع عضو از بالای زانو، تحرک و کیفیت زندگی میلیون‌ها نفر را به شدت کاهش داده است. چرا که بسیاری از ماهیچه‌های پا حین جراحی برداشته میشوند. لنزی می‌گوید: «در نتیجه حتی اگر شما توانایی حرکت دادن لگن خود را داشته باشید باز هم توانایی‌های راه رفتن شما کاملاً مختل می‌شود. کمبود قدرت و دامنه حرکتی نیز وجود دارد».
یک پای مصنوعی استاندارد نمی‌تواند عملکردهای بیومکانیکی پای انسان را به طور کامل تکرار کند. در نهایت، افراد دچار قطع عضو بالای زانو حین راه رفتن بیشتر تلاش می‌کنند و بیش از حد به عضلات باقی‌مانده خود فشار می‌آورند تا کمبود انرژی حاصل از پروتز را جبران کنند.
هدف اسکلت بیرونی لنزی تأمین این انرژی اضافی است تا راه رفتن دوباره طبیعی به نظر رسد. این دستگاه دارای یک محرک الکترومکانیکی سبک و کارآمد است که به ران کاربر متصل می‌شود. کمربند اسکلت بیرونی شامل سیستم‌های الکترونیکی سفارشی، میکروکنترلرها و حسگرهایی است که از الگوریتم‌های کنترلی پیشرفته استفاده می‌کنند. هوش مصنوعی نیز شیوه حرکت فرد را درک و به آن کمک میکند.
شبیه دوچرخه برقی
این اسکلت بیرونی قدرت کافی برای راه رفتن را برای کاربر فراهم میکند. درست شبیه دوچرخه برقی که به سوارکار کمک میکند در سربالایی راحت‌تر رکاب بزند.
پژوهشگران مطالعه‌ای را انجام دادند که در آن شش نفر دچار قطع عضلات بالای زانو این اسکلت بیرونی جدید را آزمایش کردند و میزان متابولیسم آنها ثبت شد. در حالی که میزان اکسیژن و دی‌اکسیدکربن بیماران اندازه‌گیری می‌شد، آنها با و بدون اسکلت بیرونی روی تردمیل راه می‌رفتند.
بنابر گفته‌های لنزی، همه کسانی که این اسکلت بیرونی را آزمایش کردند، میزان متابولیسم خود را بهبود بخشیدند. به عبارت دیگر، مصرف انرژی خود را کاهش دادند، به طور متوسط ۱۵٫۶ درصد. او می‌گوید: «این واقعا پیشرفت بزرگی است. ما بسیار نزدیک به هزینه‌ای هستیم که یک فرد معمولی با همان سرعت خرج میکند. بسته به سطح آمادگی جسمانی، میزان متابولیسم تقریباً با یک فرد بدون قطع عضو قابل مقایسه است».
عامل کلیدی دیگر این است که این دستگاه به طور منحصر به فردی سبک وزن است. قاب از یک ماده فیبر کربن ساخته شده، در حالی که سایر قطعات از کامپوزیت‌های پلاستیکی و آلومینیوم تشکیل شده‌اند. به طور کلی، اسکلت بیرونی تنها ۵٫۴ پوند وزن دارد.
کیلومترها راه برو
Schaar می‌گوید: «نخستین باری که از این اسکلت بیرونی استفاده کردم، مثل این بود که ماهیچه‌های من کاملاً با اسکلت بیرونی ترکیب شده بودند و به آنها کمک می‌کرد سریع‌تر حرکت کنند. این اسکلت بیرونی به پای من کمک کرد تا به جلو حرکت کند و بهتر راه بروم. من احتمالاً می‌توانم کیلومترها با این وسیله راه بروم زیرا به حرکت ماهیچه‌های من کمک میکند».
هفت سال پیش، Schaar در حال کمک به دوستانش برای باطری به باطری کردن دو وانت بود که یکی از خودروها به طور تصادفی به جلو حرکت کرد و پای Schaar را خرد کرد. پزشکان مجبور شدند بیشتر عضلات پای او را بردارند.
او می‌گوید: «من فردی هستم که ماهیچه بسیاری در پای قطع شده من باقی نمانده است. هیچ چیز جایگزین پای من و گوشت و استخوان نمی‌شود، اما با این اسکلت بیرونی تقریباً به آن نزدیک شده‌ام. امیدوارم این محصولات به زودی وارد بازار شوند». لنزی گفت آن زمان به سرعت فرا می‌رسد. او معتقد است این اسکلت بیرونی می‌تواند در چند سال آینده در دسترس قرار گیرد.
بیشتر بخوانیم:
>> بازسازی رفتارهای طبیعی در بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی با یک سامانه بیونیک
منبع: medicalxpress.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
