تطوير أطراف إلكترونية تنفذ الوظائف مثل الأطراف البشرية

نجح فريق من كوريا الجنوبية في تطوير مستشعر يسمح لمبتوري الأطراف السفلية بالتحكم في الأرجل الاصطناعية الروبوتية كما يريدون تمام مثل الأطراف البشرية.
 ومن المتوقع أن يساهم هذا البحث، بشكل كبير، في إعادة التأهيل وتحسين نوعية الحياة.
ومع الارتفاع الأخير في أمراض نمط الحياة مثل مرض السكري، هناك عدد متزايد من مبتوري الأطراف السفلية. لا تقتصر الآثار الدائمة لبتر الطرف السفلي على الإعاقة الجسدية فحسب، بل تتعداها إلى الإعاقة النفسية أيضًا. ولمعالجة هذه المشكلة، تم تطوير تقنية الأطراف السفلية الإلكترونية في السنوات الأخيرة لاستبدال الساق المفقودة بأطراف صناعية آلية.
إن أهم شيء في تطوير الأرجل الاصطناعية الروبوتية هو تنفيذ وظيفة الطرف السفلي بشكل ثابت على النحو المقصود من قبل مبتوري الأطراف. ومن أجل القيام بذلك، يلزم القدرة على الحصول بسرعة ودقة على الإشارات البيولوجية لمبتوري الأطراف. الطريقة الأكثر ملاءمة هي استخدام أجهزة استشعار للعضل السطحي غير المحسوس. ومع ذلك، يصعب استخدام هذه المستشعرات عمليًا.
في هذا السياق، قام فريق بحث بقيادة البروفيسور سانغ هون لي، في قسم هندسة الروبوتات بمعهد دايجو جيونجبوك للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية بتطوير مستشعر. ونشرت الدراسة في مجلة npj Flexible Electronics.
يحاكي المستشعر غير المحسوس، الذي طوره فريق البحث، هيكلا أعوج لتوفير المرونة مع تحقيق التهوية والالتصاق. وبالتالي، يمكن تطبيق المستشعر على الأجزاء المبتورة المختلفة من الجسم ويمكن استخدامه بشكل متكرر على مدى فترة طويلة من الزمن. علاوة على ذلك، بالاشتراك مع وحدة لاسلكية، يحصل المستشعر على إشارات في الوقت الفعلي يتم توليدها عندما يمشي مبتورو الأطراف بأطراف صناعية آلية ومآخذ وبطانات من السيليكون.
للتحقق من وظيفة المستشعر، قام فريق البحث بتوصيله إلى أحد مبتوري طرف سفلي وقاموا بتقييم وظيفة المستشعر عن طريق تسجيل إشارات عضلات الشخص مبتور الأطراف. وأظهرت النتائج أن المستشعر نجح في الحصول على إشارات عضلية عالية الجودة في الوقت الفعلي لمبتور الأطراف وهو يمشي في بيئات مختلفة (على أرض مسطحة، والمنحدرات لأعلى ولأسفل، وعلى السلالم) ونقل المستشعر الإشارات لاسلكيًا لمساعدة مبتور الأطراف في المشي.علاوة على ذلك، أكد فريق البحث أن أداء المستشعر في الحصول على الإشارة أفضل من أداء أجهزة الاستشعار التجارية الأخرى. في هذا الصدد، يتوقع فريق البحث أن يتم تطبيق المستشعر عبر العديد من التقنيات القابلة للارتداء، بالإضافة إلى التحكم الدقيق في الأرجل والأيدي الاصطناعية الروبوتية بناءً على الإشارات الحيوية.
وقال البروفيسور لي "هناك العديد من القيود على الأنشطة اليومية والمعيشة لمبتوري الأرجل لأن الأرجل الاصطناعية التي يمكن التحكم فيها كما ينوي من يرتدونها غير متوفرة".
 وختم "بناء على نتائج هذا البحث، سنواصل إجراء المزيد من الأبحاث وتطوير الأطراف الإلكترونية التي يمكنها تنفيذ الوظائف الحسية والحركية، تمامًا مثل الأطراف البشرية، لمساعدة مبتوري الأطراف على الاستمتاع بجميع أنشطة الحياة اليومية".