همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: پروتزهای اندام میتوانند به افراد دچار قطع عضو کمک کنند دوباره بایستند، راه بروند یا حتی بدوند، اما یکی از مشکلات مهم آنها تشخیص فشار بیش از حد در محل اتصال پروتز به بدن است؛ فشاری که اگر ادامهدار یا نامتوازن باشد، میتواند به ناراحتی، التهاب و ایجاد زخم منجر شود. حالا پژوهشگران چینی یک لایه حسگر ساختهاند که مانند نوعی «پوست مصنوعی» داخل سوکت پروتز قرار میگیرد و میزان فشار، محل وارد شدن آن و مدت زمان باقی ماندن فشار را بررسی میکند.
به گزارش ساینسالرت، این سامانه از دو مسیر مکمل برای پردازش اطلاعات استفاده میکند. مسیر نخست که برای بازخورد لمسی طراحی شده، محل و شدت فشار را بهسرعت تشخیص میدهد؛ مسیر دوم با الهام از سازوکارهای مرتبط با درد در بدن، اطلاعات مربوط به فشار را در طول زمان و میان نقاط مختلف جمع میکند تا مشخص شود آیا فشار به سطح هشداردهنده رسیده است یا خیر.
یکی از ویژگیهای مهم این فناوری، استفاده از ترانزیستورهای شبیه سیناپس است؛ قطعات الکترونیکیای که پاسخ آنها میتواند بر اساس سیگنالهای قبلی تغییر کند. این ویژگی نوعی حافظه به حسگر میدهد و باعث میشود سامانه پس از دریافت یک محرک شدید، نسبت به فشارهای بعدی حساستر شود.
پژوهشگران ابتدا سامانه را روی یک دست رباتیک آزمایش کردند. در این آزمایش، فشار ۱۰ کیلوپاسکال که به مدت ۰٫۲۱ ثانیه اعمال شد، بهعنوان فشار بیخطر شناسایی شد؛ اما همین فشار اگر ۰٫۴۹ ثانیه ادامه پیدا میکرد، سیگنال هشدار را فعال میکرد و دست رباتیک عقب میکشید. پس از یک محرک شبیه آسیب، همان فشار در مدت تنها ۰٫۰۶ ثانیه واکنش عقبکشیدن را ایجاد کرد که نشاندهنده حساستر شدن سامانه بود.
در مرحله بعد، حسگرها داخل سوکت پروتز سه فرد دارای قطع عضو زیر زانو قرار گرفتند و فشار هنگام نشستن، راه رفتن، بالا رفتن از پله، پریدن و دویدن ثبت شد. چهار نقطه حساس نیز بر اساس ساختار بدن و محلهایی که افراد معمولا در آنها احساس ناراحتی میکردند، انتخاب شد.
سامانه هنگام دویدن توانست فشار بیش از حد در بخش جلویی اندام باقیمانده را تشخیص دهد؛ فشاری که به دلیل بالا آوردن بیش از اندازه لگن برای عبور پای مصنوعی از زمین ایجاد شده بود. بازخورد حسگر به افراد کمک کرد الگوی راه رفتن خود را اصلاح و فشار اضافی را کاهش دهند.
بیشتر بخوانید:
- دانشمندان راهی عجیب برای ساخت DNA کشف کردند | ساخت ملکول وراثت، بدون الگو برای نخستین بار
- رمزگشایی از یکی از ناشناختهترین حواس | دانشمندان اولین «نقشه بویایی» را ترسیم کردند
- کشف شگفتانگیز دانشمندان؛ بدون مغز هم میشود یاد گرفت!
در ارزیابیهای انجامشده، ترکیب اطلاعات زمانی و مکانی توانست ۸۶٫۴ درصد از موارد ناراحتی کوتاهمدت و ۹۰٫۹ درصد از موارد ناراحتی طولانیمدت را بهدرستی شناسایی کند. بااینحال، پژوهش هنوز در مرحله اولیه قرار دارد و مشخص نیست این سامانه در استفاده طولانیمدت و زندگی روزمره تا چه اندازه راحت و کاربردی خواهد بود.
نمونه فعلی همچنان سیمی است و پژوهشگران باید آن را کوچکتر و به سامانهای بیسیم و کممصرف تبدیل کنند. همچنین عملکرد حسگر در برابر عرق، تغییرات دما، فشارهای تکراری و تغییر شکل سوکت باید در آزمایشهای گستردهتر بررسی شود.
در صورت موفقیت این مراحل، چنین پوستی میتواند پیش از تبدیل شدن فشار نامناسب به آسیب بافتی، به کاربر هشدار دهد و حتی دادههای ثبتشده آن برای تنظیم دقیقتر سوکت پروتز و بهبود تمرینهای حرکتی مورد استفاده قرار گیرد.
نظر شما