توسعه بازوی بیورباتیک با عضلات مصنوعی برای مهار لرزش دست
پژوهشگران آلمانی یک بازوی بیورباتیک مجهز به عضلات مصنوعی الکتروهیدرولیکی توسعه دادهاند که میتواند الگوهای لرزش دست و مچ را شبیهسازی و با ایجاد حرکات مخالف، لرزشهای غیرارادی را خنثی کند؛ فناوریای که میتواند در آینده به ساخت پوشیدنیهای هوشمند برای کمک به بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی منجر شود.
به گزارش مدرن مد، حدود ۸۰ میلیون نفر در سراسر جهان با مشکل لرزش اندامها مواجه هستند؛ از جمله افراد مبتلا به بیماری پارکینسون. این حرکات غیرارادی میتوانند انجام فعالیتهای روزمره مانند نوشیدن از لیوان، نوشتن و استفاده از ابزارهای مختلف را دشوار کنند.
اگرچه اسکلتهای بیرونی پوشیدنی (Exoskeletons) بهعنوان راهکاری برای کاهش این مشکلات پیشنهاد شدهاند، نمونههای موجود هنوز برای استفاده عملی و گسترده به اندازه کافی توسعه نیافتهاند.
در همین راستا، پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک برای سیستمهای هوشمند (MPI-IS)، دانشگاه توبینگن و دانشگاه اشتوتگارت در قالب همکاری تحقیقاتی Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (BITS)، یک بازوی بیورباتیک مجهز به عضلات مصنوعی HASEL توسعه دادهاند.
عضلات مصنوعی برای مقابله با لرزش
عضلات مصنوعی HASEL نوعی عملگر الکتروهیدرولیکی هستند که میتوانند بهصورت پویا منقبض و منبسط شوند. پژوهشگران از این قابلیت برای ایجاد نیرویی در جهت مخالف حرکات غیرارادی دست و مچ استفاده کردهاند.
بازوی بیورباتیک طراحیشده، الگوهای لرزش ثبتشده از بیماران واقعی را شبیهسازی میکند. پس از فعال شدن فرآیند مهار لرزش، عضلات مصنوعی HASEL بهصورت هماهنگ منقبض و منبسط میشوند تا حرکات ناخواسته مچ و دست را خنثی کنند.
شبیهسازیهای رایانهای نیز نشان دادهاند که این عضلات مصنوعی قادر به تولید نیروی کافی برای کاربردهای عملی هستند.
آلونا شاگان شومرون، پژوهشگر پسادکتری در MPI-IS و نویسنده نخست این مطالعه، با اشاره به ظرفیت این فناوری گفت که عضلات مصنوعی میتوانند در آینده به اجزای اصلی یک لباس پوشیدنی تبدیل شوند؛ بهگونهای که این پوشیدنی بسیار ظریف باشد و حتی اطرافیان متوجه وجود لرزش در فرد نشوند.
بازوی رباتیک؛ بستری برای توسعه اسکلتهای بیرونی نرم
این بازوی بیورباتیک تنها برای مهار لرزش طراحی نشده است، بلکه بهعنوان یک **بستر آزمایشی برای توسعه اسکلتهای بیرونی نرم نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
پژوهشگران با بهرهگیری از شبیهسازیهای بیومکانیکی رایانهای میتوانند عملکرد عضلات مصنوعی مختلف را ارزیابی کنند و میزان توانایی آنها در مهار انواع لرزش را بسنجند؛ رویکردی که میتواند نیاز به آزمایشهای بالینی پرهزینه و زمانبر را در مراحل اولیه توسعه فناوری کاهش دهد.
پروفسور دانیل هویفل از مؤسسه هرتی برای تحقیقات بالینی مغز در دانشگاه توبینگن توضیح داد که ترکیب یک «بیمار مکانیکی» با مدل بیومکانیکی به پژوهشگران اجازه میدهد بررسی کنند آیا عضلات مصنوعی آزمایششده میتوانند حتی لرزشهای شدید را نیز مهار کنند یا خیر. همچنین در صورت توسعه یک وسیله پوشیدنی، امکان تنظیم عملکرد آن متناسب با الگوی لرزش هر فرد وجود خواهد داشت.
آزمایش فناوری پیش از ورود به مطالعات بالینی
یکی از مزیتهای مهم این پلتفرم تحقیقاتی، امکان ارزیابی فناوریهای کمکی جدید در مراحل اولیه توسعه، بدون نیاز فوری به آزمایش روی بیماران واقعی است.
پروفسور سین اشمیت، متخصص بیوفیزیک محاسباتی و بیورباتیک در دانشگاه اشتوتگارت، میگوید «بیمار مکانیکی» به پژوهشگران امکان میدهد ظرفیت فناوریهای جدید را در مراحل بسیار ابتدایی آزمایش کنند و از این طریق، هزینه و زمان مورد نیاز برای مطالعات بالینی را کاهش دهند.
حرکت به سوی پوشیدنیهای شخصیسازیشده
عضلات مصنوعی HASEL طی سالهای اخیر بهطور مستمر توسعه و بهینهسازی شدهاند و اکنون پژوهشگران به امکان استفاده از آنها در دستگاههای کمکی پوشیدنی نزدیکتر شدهاند.
در صورت موفقیت مراحل بعدی تحقیق و توسعه، رباتیک نرم مبتنی بر این عضلات میتواند به ساخت تجهیزات پوشیدنی سبک و کمحجم منجر شود که با شناسایی الگوی لرزش هر فرد، نیروی مناسب را برای کاهش یا مهار آن اعمال کنند.
چنین فناوریهایی میتوانند در آینده با افزایش استقلال بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی، انجام فعالیتهای روزمره را برای آنان آسانتر کرده و به ارتقای کیفیت زندگی افراد مبتلا به لرزش و بیماریهای حرکتی کمک کنند.
