فناوری جدید محققان دانشگاه ام‌آی‌تی برای تولید اندام مصنوعی
منتظر اندام‌های مصنوعی آهنربایی باشید
محققان دانشگاه ام‌آی‌تی، روش جدیدی را برای شبیه‌سازی پیام‌های ماهیچه‌ها در اندام‌های مصنوعی توسعه داده‌اند.
به گزارش جام‌جم آنلاین به نقل از نیو اطلس، در حال حاضر بیشتر اندام‌های مصنوعی با استفاده از الکترود‌های کار گذاشته شده در بخش موجود از اندام کاربر کنترل می‌شوند. فناوری جدید توسعه یافته از سوی محققان ام‌آی‌تی نشان داده است که در صورت جایگزینی این الکترود‌ها با مهره‌های مغناطیسی کاشته شده می‌توان شاهد عملکرد بهتری در اندام مصنوعی بود.
در روش‌های معمول، الکترود‌ها یا در عضلات بازو یا پا کاشته می‌شوند، یا به پوست این نواحی چسبانده می‌شوند. در هر صورت، این الکترود‌ها باید بتوانند سیگنال‌های الکتریکی عضلات فرد که در هنگام تلاش او برای انجام کاری تولید می‌شوند، را دریافت کنند. پروتز بر اساس این پیام‌های تشخیص داده شده، شروع به حرکت می‌کند و به کاربر اجازه می‌دهد تا کار مورد نظر را انجام دهد.
این فناوری با عنوان الکترومیوگرافی (EMG) شناخته می‌شود و به عقیده پروفسور هیو هِرر (Hugh Herr) محقق دانشگاه ام‌آی‌تی، یک راه حل ایده‌آل برای افراد توان‌یاب نیست. او می‌گوید: «هنگامی که از کنترل مبتنی بر ای‌ام‌جی استفاده می‌کنید، از یک سیگنال حد واسط استفاده می‌کنید. در این حالت پیامی که از مغز به ماهیچه ارسال شده دریافت می‌شود، اما آنچه را که عضله در واقع انجام می‌دهد، مدنظر قرار نمی‌گیرد.»
وی با همکاری کامرون تیلور، دانشجوی پسادکتری و سایر همکاران، یک سیستم جایگزین به نام مگنتومیکرومتری (magnetomicrometry) توسعه داده است.
این فناوری جایگزین، شامل کاشت دو مهره مغناطیسی کوچک در هر یک از ماهیچه‌های اندام موجود و سپس استفاده از حسگر‌هایی است که در خارج از اندام قرار دارند. این حسگر‌ها نحوه تغییر فاصله بین دو آهنربا در هر عضله را کنترل می‌کند. به این ترتیب، می‌توان فوراً میزان کشش یا انقباض هر عضله و حتی سرعت انقباض را تشخیص داد و در نتیجه آن پروتز می‌تواند به سرعت برای پاسخ فعال شود.
در بررسی‌های آزمایشگاهی، یک جفت مهره مغناطیسی به عرض سه میلی‌متر در عضلات ساق پای بوقلمون کاشته شد. هنگامی که مفاصل مچ پای پرنده توسط محققان حرکت داده شد، حسگر‌های مغناطیسی خارجی قادر به تشخیص و اندازه‌گیری دقیق حرکات مربوط به ماهیچه ساق پا در عرض سه میلی‌ثانیه بودند.
هرر می‌گوید: «با مگنتومیکرومتری، مستقیما طول و سرعت ماهیچه را اندازه‌گیری می‌کنیم. سپس با کمک مدل‌سازی ریاضی کل اندام، می‌توانیم موقعیت‌های هدف و سرعت مفاصل پروتز را برای کنترل محاسبه کنیم، سپس یک هدایتگر رباتیک ساده می‌تواند آن مفاصل را هدایت کند.»
امید است که مطالعات بالینی بر روی افراد قطع عضو طی در چند سال آتی انجام شود. در نهایت، این فناوری همچنین می‌تواند در بازگرداندن تحرک به افراد مبتلا به ضایعات نخاعی و کنترل اسکلت‌های بیرونی رباتیک کاربرد داشته باشد.
این فناوری در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Science Robotics منتشر شده است، توضیح داده شده است.
در روش‌های معمول، الکترود‌ها یا در عضلات بازو یا پا کاشته می‌شوند، یا به پوست این نواحی چسبانده می‌شوند. در هر صورت، این الکترود‌ها باید بتوانند سیگنال‌های الکتریکی عضلات فرد که در هنگام تلاش او برای انجام کاری تولید می‌شوند، را دریافت کنند. پروتز بر اساس این پیام‌های تشخیص داده شده، شروع به حرکت می‌کند و به کاربر اجازه می‌دهد تا کار مورد نظر را انجام دهد.
این فناوری با عنوان الکترومیوگرافی (EMG) شناخته می‌شود و به عقیده پروفسور هیو هِرر (Hugh Herr) محقق دانشگاه ام‌آی‌تی، یک راه حل ایده‌آل برای افراد توان‌یاب نیست. او می‌گوید: «هنگامی که از کنترل مبتنی بر ای‌ام‌جی استفاده می‌کنید، از یک سیگنال حد واسط استفاده می‌کنید. در این حالت پیامی که از مغز به ماهیچه ارسال شده دریافت می‌شود، اما آنچه را که عضله در واقع انجام می‌دهد، مدنظر قرار نمی‌گیرد.»
وی با همکاری کامرون تیلور، دانشجوی پسادکتری و سایر همکاران، یک سیستم جایگزین به نام مگنتومیکرومتری (magnetomicrometry) توسعه داده است.
این فناوری جایگزین، شامل کاشت دو مهره مغناطیسی کوچک در هر یک از ماهیچه‌های اندام موجود و سپس استفاده از حسگر‌هایی است که در خارج از اندام قرار دارند. این حسگر‌ها نحوه تغییر فاصله بین دو آهنربا در هر عضله را کنترل می‌کند. به این ترتیب، می‌توان فوراً میزان کشش یا انقباض هر عضله و حتی سرعت انقباض را تشخیص داد و در نتیجه آن پروتز می‌تواند به سرعت برای پاسخ فعال شود.
در بررسی‌های آزمایشگاهی، یک جفت مهره مغناطیسی به عرض سه میلی‌متر در عضلات ساق پای بوقلمون کاشته شد. هنگامی که مفاصل مچ پای پرنده توسط محققان حرکت داده شد، حسگر‌های مغناطیسی خارجی قادر به تشخیص و اندازه‌گیری دقیق حرکات مربوط به ماهیچه ساق پا در عرض سه میلی‌ثانیه بودند.
هرر می‌گوید: «با مگنتومیکرومتری، مستقیما طول و سرعت ماهیچه را اندازه‌گیری می‌کنیم. سپس با کمک مدل‌سازی ریاضی کل اندام، می‌توانیم موقعیت‌های هدف و سرعت مفاصل پروتز را برای کنترل محاسبه کنیم، سپس یک هدایتگر رباتیک ساده می‌تواند آن مفاصل را هدایت کند.»
امید است که مطالعات بالینی بر روی افراد قطع عضو طی در چند سال آتی انجام شود. در نهایت، این فناوری همچنین می‌تواند در بازگرداندن تحرک به افراد مبتلا به ضایعات نخاعی و کنترل اسکلت‌های بیرونی رباتیک کاربرد داشته باشد.
این فناوری در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Science Robotics منتشر شده است، توضیح داده شده است.
تازه ها
پیشنهاد سردبیر
در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
استبداد و اغتشاش آمریکایی برای چپاول ملت‌ها
در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
نشانه‌های هراس آمریکا از نفوذ ایران در منطقه
سید رضا صدرالحسینی در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح کرد
ائتلاف عربی-اسلامی علیه تهدیدات منطقه‌ای
در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
نتانیاهو آب در هاون می‌کوبد
گفت و گو
در استودیوی «جامپلاس» میزبان دکتر اسفندیار معتمدی، استاد نامدار فیزیک و مولف کتب درسی بودیم
به بازیابی جایگاه معلمان امید دارم
سیر تا پیاز حواشی کشتی در گفتوگوی اختصاصی «جام‌جم» با عباس جدیدی مطرح شد
تابلوی ورودممنوع جلوی تیم ملی
حسن فضلا...، نماینده پارلمان لبنان در گفتوگو با جام‌جم:
خواب تلآویو در سوریه تعبیر نخواهد شد
دختر خانواده: اگر مادر نبود، پدرم فرهنگ جولایی نمیشد