علمی، پژوهشی و فناوری

کنترل بهتر دست‌ مصنوعی با کمک آهنرباهای کوچک

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : در حالی که دانشمندان متعدد دست‌های پروتزی کنترل‌شونده با فکر را طراحی می‌کنند، اکثر این دستگاه‌ها نیاز به الکترودها یا دیگر موارد الکترونیکی به نسبت پیچیده‌ای دارند که در بدن فرد قطع عضو شده کاشته شوند.

اگرچه این موضوع در مورد تکنولوژی جدید صادق نیست، که با استفاده از آهنرباهای کوچک و غیرفعال کاشته‌شده کار می‌کند.

برای اکثر دست‌های پروتزی کنترل‌شونده با فکر، الکترودها در باقی‌مانده بازوی کاربر یا حتی در مغز کاشته می‌شوند.

هنگامی که فرد به حرکت دادن انگشتان دست به شیوه‌ای خاص فکر می‌کند، آن الکترودها سیگنال‌های عصبی که از مغز به سمت دست می‌روند را تشخیص می‌دهند.

الکترونیک‌های یکپارچه این سیگنال‌ها را به دستورات تبدیل می‌کنند، که باعث انجام حرکات دست‌ مصنوعی و انگشتان آن به شکل دلخواه می‌شود.

یک گروه تحقیقاتی به رهبری پروفسور کریستین چیپریانی، دانشمندان مدرسه عالی سنت‌آنا در ایتالیا (Scuola Superiore Sant’Anna) به دنبال توسعه یک جایگزین ساده‌تر و در عین حال با عملکرد بهتر بودند.

سیستم حاصل روی یک فرد ۳۴ ساله به نام دانیل که در سپتامبر ۲۰۲۲ دست چپ خود را در یک حادثه از دست داده بود، آزمایش شد.

کنترل بهتر دست مصنوعی با آهنرباهای قابل کاشت ممکن شد

با استفاده از اسکن‌های MRI و الکترومایوگرافی (نظارت بر فعالیت الکتریکی در بافت عضلانی)، دانشمندان ابتدا تعیین کردند که چگونه عضلات باقی‌مانده بازوی چپ دانیل هنگام فکر کردن به حرکت انگشتان دست گمشده‌ خود منقبض می‌شوند.

یکی از دلایلی که دانیل را به یک گیرنده مناسب تبدیل کرد، این بود که او از قبل احساس اندام خیالی را تجربه می‌کرد، پدیده‌ای رایج که در آن افراد قطع عضو هنوز حضور اندام گمشده را احساس می‌کنند.

بر اساس مشاهدات خود، محققان شش آهنربای کوچک که هر کدام فقط چند میلی‌متر اندازه داشتند را در برخی از عضلات کلیدی کاشتند.

سپس دانیل را به یک دست‌ مصنوعی به نام Mia-Hand مجهز کردند، که شامل یک کاف فیبر کربنی بود و روی باقی‌مانده بازوی او پوشیده می‌شد.

هنگامی که عضلات آن بازو در پاسخ به افکار حرکت انگشتان منقبض می‌شدند، حسگرهای میدان مغناطیسی در کاف حرکات مربوط به آهنرباهای کاشته شده را تشخیص می‌دادند.

بسته به اینکه کدام آهنرباها یا عضلات به چه شکلی حرکت می‌کردند، انگشتان دست به همان شکل مرتبط حرکت داشتند.

در آزمایش‌های انجام شده تاکنون، دانیل از دست‌ مصنوعی برای انجام وظایفی مانند: باز کردن یک قوطی شیشه‌ای، استفاده از پیچ‌گوشتی، بستن کیسه زیپ‌دار، بریدن با چاقو، همچنین برداشتن و جابه‌جایی اشیای مختلف استفاده کرده است.

علاوه بر این موارد، او توانست نیروی گرفتن خود را هنگام دست زدن به اشیای شکننده تنظیم کند.

کنترل بهتر دست‌ مصنوعی با آهنرباهای کوچک

چیپریانی اعلام کرد: «آزمایش روی اولین بیمار موفقیت‌آمیز بود. ما آماده‌ایم تا این نتایج را به دامنه وسیع‌تری از قطع عضوها گسترش دهیم.»

مقاله‌ای درباره این مطالعه روی دست‌ مصنوعی که بخشی از پروژه MYTI شورای تحقیقات اروپا است، به تازگی در مجله Science Robotics منتشر شده است.

دانیل در یک ویدیو نیز در حال استفاده از دست‌ مصنوعی دیده می‌شود. دانشمندان در MIT نیز در حال توسعه یک سیستم مشابه هستند که در آن پروتزها توسط مهره‌های مغناطیسی کاشته‌شده، کنترل می‌شوند.