بهبود پروتزهای کنترل شونده با امواج مغزی پس از ارتقای حسگر امواج

نخستین پروتزهای کنترل شونده با امواج مغزی

نخستین پروتز هدایت شونده توسط امواج مغزی در سال ۱۹۶۴ در آمریکا توسعه یافت. در اروپا این سامانه برای نخستین بار در سال ۲۰۰۷ آزمایش شد. همکاری Otto Bock Healthcare (Vienna) و دانشمندان ایالات متحده این پیشرفت را ممکن ساخت. نحوه‌ی کار این سامانه به شکلی بود که یک جراحی برای جابه‌جایی اعصاب ناحیه‌ی آسیب‌دیده لازم بود. در طی این فرآیند نورون‌های موجود در نزدیکی ناحیه‌ی آسیب‌دیده به بافت ماهیچه‌ای این ناحیه متصل می‌گردید. تولید سیگنال‌های الکتریکی به اندازه‌ی کافی قوی در هنگام انقباض عضلات  پس از جراحی تنها با تمرین الگوهای حرکتی میسر می‌شود.

نحوه‌ی کار پروتزهای کنترل شونده با امواج مغز

مهندسین دانشگاه LIZ، Linz Institute of Technology ، با بهبود حسگرهای پروتزهای هدایت شونده با امواج مغزی کارکرد این پروتزها را به صورت چشمگیری بهبود بخشیدند. این حسگرهای خازنی جدید جایگیری پروتزها را در بدن بهبود بخشیده و کارکرد آن‌ها را بهینه می‌سازد.

پروتزهای کنترل شونده با امواج مغزی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های موجود بهره می‌برند. heresa Roland از Institute of Biomedical Mechatronics چگونگی کارکرد این ادوات را به این شکل توصیف می‌کند: هدایت مغزی برپایه‌ی بافت ماهیچه‌ای باقیمانده در عضو بدن است. یک پالس الکتریکی مغزی که سلول‌های عصبی این بافت عبور می‌کند می‌تواند محرک حرکت باشد. این پالس الکتریکی باید در سطح پوست آشکارسازی شود.

برتری پروتزهای ساخت LIZ

فناوری حسگرها روزانه در حال بهبودی است. فناوری‌های جدید روش‌های بهینه‌تری برای هدایت اعضای بدن در اختیار قرار می‌دهند. با این وجود پیشرفت‌های جدید می‌تواند موانعی نیز ایجاد سازد:

1. حسگرهای معمولی یک اتصال رسانا به پوست نیاز دارند. این حسگرها به رطوبت بسیار حساس هستند. به منظور کارکرد بهینه حسگر روی پوست از  یک لایه ژل الکترولیتی استفاده می‌شود.
2. برای حصول اطمینان از برقراری ارتباط حسگر می‌بایست به پوست فشرده شود. این مساله برای بیماران مبتلا به مشکلات خاص می‌تواند آزاردهنده باشد.
3. هر گونه تغییر مکان حسگر می‌تواد لرزش‌های ناطلوب در پروتز ایجاد کند.

مهندسین بیومکاترونیک با افزودن نوعی حسگر خازنی به پروتزهای هدایت شونده توسط ذهن تغییرات مثبتی در این پروتزها ایجاد کردند.

چرا حسگرهای انعطاف پذیر برای پروتزها مناسب تر هستند؟

حسگرهای انعطاف‌پذیر با آناتومی بدن انسان سازگارتر هستند. پوشیدنی طراحی شده با این حسگرها راحت است و در برابر اختلالات محیطی مقاوم است. این حسگرها همچنین برای کارکرد مناسب نیازی به تماس با پوست ندارند.

سازگاری بالا حسگرهای منعطف به معنای کاهش اختلال‌های جانبی نیز هست. مهم‌ترین نکته الگوریتم ساده‌ای است که این گروه برای تمیز دادن سیگنال‌های عصبی هدایتگر مغز از سایر سیگنال‌ها و نویز توسعه داده‌اند. این سامانه بدون نیاز به اپلیکیشن موبایل کار می‌کند. الگوریتم‌ها به صورت مستقیم حسگر ترکیب می‌شود. به طور کلی این نوآوری پیشرفت مهمی در کارکرد پروتزها ایجاد می‌کند، چراکه تنها در صورت فعال شدن عضلات به کار می‌افتد. در غیر این‌صورت ممکن است پروتز مثلا با فعال شدن یک موبایل در نزدیکی پروتز نیز به حرکت درآید.

otto Bock Healthcare و پشتیبانی مرکز مکاترونیک Linz ساخته شده‌اند. مقاله‌ای در این مورد در Sensors منتشر شده است. گروه در ابتدا مایل به ارتقای این پروتز با هوش مصنوعی نیز بودند. با این کار امکان تشخیص نویز و سیگنال‌های عصبی به شکلی کارآمد وجود دارد.

پروتزهای Myoelectric

پروتزهای myoelectric از فرآیندهای بیوشیمیایی در سلول‌های ماهیچه‌ای برای تولید میکرو ولتاژ الکتریکی بهره می‌برند. پروتزهای myoelectric برای حرکت دادن عضلات به باتری نیاز دارند. این پروتزها حرکت‌های عضلات را با الکترودها و حسگرها آشکار می‌سازد و به پالس‌های عصبی کنترل کننده حرکت تبدیل می‌کند.

منبع : مجله فناوری توان افزا و پوشیدنی