ده دانشجوی دانشگاه ETH یک دستگاه با فناوری پیشرفته ساختند که می‌توان با آن دوباره راه رفت. این دانشجویان در حال حاضر برای شرکت در رقابتهای Cybathlon (المپیک سایبورگها) در زوریخ آماده می‌شوند.

اسکلت بیرونی Varileg

ورنر ویچی (Werner Witschi) از ناحیه مهره دوازدهم کمر فلج شده است اما اکنون او دوباره قادر به راه رفتن است. او هنوز در حال یادگیری است و مراحل آن تا حدودی طولانی است. تمرکز او هنگام استفاده از عصا روی حرکت الکتریکی پاها و تعادل نیم تنه است. این مراحل نیازمند تلاش و قدرت است و سعی و کوشش او ستودنی است. او می‌گوید: «این که همسر من برای نخستین بار دوباره مرا ایستاده روی پا ببیند بسیار فوق العاده و تأثیرگذار است». او مدیون این ده نفر و Patrick Pfreundschuh از ETH زوریخ است؛ آنها این دستگاه را ساختند تا او دوباره راه برود.

اینجا صحبت از یک اسکلت بیرونی است. یک دستگاه با فناوری پیشرفته و شامل یک چارچوب که ران‌ها و پاها را در بر می‌گیرد. این وسیله بسیار ایمن است و با موتورهای الکتریکی بسیار قدرتمند روی عضلات کار می‌کند. فرد بیمار می‌تواند به کمک مدارات عصا آن را کنترل کند. نمی‌توان تصور کرد چه میزان فناوری در این دستگاه که Varileg نام دارد وجود دارد. پوششی در پشت اسکلت بیرونی است و باعث می‌شود که Witschi کمی حجیم به نظر برسد اما Pfreundschuh و همکارانش از نتیجه راضی هستند. مهندسان مکانیک جوان سال آخر دوره کارشناسی را طی می‌کنند. برای دو ترم نهایی آنها اجازه دارند تا انتخاب کنند: یک کنفرانس ارائه دهند و یا اینکه در یک پروژه شرکت کنند. آنها دومی را انتخاب کرده‌اند. Pfreundschuh می‌گوید: «ما می‌توانیم چیزهایی که آموخته‌ایم را برای نخستین بار اعمال و پیاده‌سازی کنیم».

مراحل دشوار

اما آنها زمان کمی در اختیار داشتند. آنها نه ماه را صرف توسعه Varileg کردند. اکنون تنها یک ماه تا روز بزرگ باقی مانده است. پس از آن رقابت Cybathlon انجام می‌گیرد، یک مسابقه که پیش زمینه آن تلاش ورزشکاران معلول است. یکی از شش رشته‌ این دوره، اسکلت بیرونی است. موانع گوناگونی وجود دارد که Witschi باید بر آنها غلبه کند. او باید از یک نیمکت عبور کند، مستقیم راه برود و از سطوح شیب‌دار و پله‌ها بالا رود.

شاید ساده به نظر برسد اما این برای یک فرد فلج یک چالش واقعی است. Witschi در حال حاضر بدون تلاش زیادی بلند می‌شود و راه می‌رود. او اکنون در حال آموزش برای بالا رفتن از یک سطح شیب‌دار ۱۰ درجه است. در رقابت Cybathlon او باید از سطح شیب‌دار ۲۰ درجه عبور کند. Witschi در حالی که عرق از پیشانیش جاری شده می‌گوید: «این واقعاً خسته کننده است». پایین تنه مطیع است و دست‌ها هستند که برای ایجاد ثبات و تحمل وزن اضافی به کار گرفته می‌شوند. همیشه در کنار او دو دانشجو هستند تا زمانی که قدرتش تحلیل می‌رود، برای ایجاد ثبات به او کمک کنند. او هر روز به کمک نیاز ندارد. اگر مانعی را طی کند، خسته روی صندلی می‌نشیند و استراحت می‌کند. او می‌گوید: «توالی مراحل به اندازه کافی طبیعی نیست».

Pfreundschuh در کنار لپ‌تاپ برخی از تنظیمات را تغییر می‌دهد و توضیح می‌دهد: «هنگامی که از این سمت نگاه می‌کنیم حرکت پا شکلی شبیه به یک بیضی دارد». بر این اساس Pfreundschuh می‌تواند طول، ارتفاع و شیب حرکت پا را تغییر دهد. او در حال حاضر این کار را با لپ‌تاپ انجام می‌دهد اما به زودی می‌توان به طور مستقل با عصای کاربر این تنظیمات را انجام داد. طبق گفته Pfreundschuh «این اسکلت بیرونی تنظیمات بیشتری نسبت به اسکلت‌های بیرونی که تا بحال دیده‌ام دارد».

این تنها ویژگی خاصی نیست که آن دارد. یکی دیگر از ویژگی‌های خاص آن متصل شدن به مکانیزم فنری ران است. دانشجویان آن را «امپدانس مکانیکی متغیر» می‌نامند. این مکانیزم حرکت زانو را تنظیم می‌کند و تضمین می کند که پا می تواند با یک سطح ناهموار وفق داده شود و یا به خوبی موانع پیش بینی نشده را طی کند. نام Varileg از پای متغیر می‌آید. Pfreundschuh می‌گوید: «ما هنوز نتوانستیم بررسی کنیم که آیا این واقعاً می‌تواند مزیتی داشته باشد یا نه». تا به حال Witschi هرگز اسکلت  بیرونی را بدون برنامه آزمایش نکرده است. او بیشتر در زیرزمین Balgrist که در آن موانع ساخته شده آموزش دیده است.

آزمون‌های Witschi  به تدریج متمرکز می‌شوند. هر مانع اضافی عوارض کوچک پیش بینی نشده‌ای به ارمغان می‌آورد که گروه با همکاری هم از عهده آن برمی‌آیند. امروز مشکل کفش داشتند چون Witschi زمانی که داشت کفش ورزشیش را تعویض می‌کرد پاشنه کفشش لیز خورد. بنابراین آنها به طور موقت آموزش را قطع کردند تا یک کفش کمکی بیاورند. اما پاشنه کش نمی‌تواند یک راه حل دائمی باشد. کفش چهار اندازه بسیار بزرگ دارد چون ماژول پا باید مناسب باشد. پس از لحظه‌ای معلوم شد که برای آموزش بعدی باید برای او مدل بالاتری برش دهند.

شبیه سازی‌های رایانه

اگر اتصال به بیمار درست نباشد دستگاه نمی‌تواند به خوبی کار کند. Pfreundschuh می‌گوید: «هر چیزی که شما از قبل برنامه‌ریزی کرده باشید خوب کار می‌کند». دانشجویان از قبل طراحی‌ها را با شبیه‌سازی رایانه آزمایش کرده‌اند و این فناوری با داوطلبان سالم گروه بررسی شده است. وی می‌افزاید: «تنها کسانی که آزمایش می‌کنند دیده می‌شوند.»

نیروها از طریق تسمه اسکلت بیرونی منتقل می‌شود و این بدان معنی است که نیاز به بزرگترین سطح تماس امکان‌پذیر دارد. با این حال فرد فلج ممکن است در نقاطی که فشار وارد می‌شود آسیب ببیند. درمان این نقاط چهار هفته زمان می‌برد. Pfreundschuh می‌گوید: « خوشبختانه این اتفاق تاکنون پیش نیامده اما اگر در Cybathlon این اتفاق بیافتد، این بار نمی‌توان کاری کرد».

برای گروه ده نفره دشوار است تا با شرکت‌هایی رقابت کنند که سال‌ها روی دستگاه‌های خود کار کرده‌اند. گروه Varileg از صفر شروع کرده‌ است. دانشجویان تنها مطالعات اولیه خود را تکمیل کرده‌اند و این نخستین دستگاهی است که آنها ساخته‌اند. Pfreundschuh می‌گوید: «مشکل است که بتوان بر اسکلت‌های بیرونی دیگر از سراسر جهان پیروز شد اما این می‌تواند حرکت رو به جلو بزرگی برای ما باشد».

منبع:  Tages-Anzeiger