الساق الاصطناعية التي طورها فريق البحث التابع للدكتور تران مينه (28 عامًا) تزن 3 كجم فقط، مما يساعد المرضى مبتوري الأطراف على المشي بشكل مريح كالمعتاد.
بدأ الدكتور مينه وزملاؤه في مختبر HGN بجامعة يوتا (الولايات المتحدة الأمريكية) تصنيع ساق يوتا الصناعية عام ٢٠١٧. صُممت الساق لتزن ٣ كجم، أي نصف وزن أنواع الأرجل الصناعية الأخرى المتوفرة في السوق. يختلف طول الساق حسب طول المستخدم وطول الطرف المبتور. صُمم الجهاز لدعم الحركة بفعالية لجميع المستخدمين الذين يقل وزنهم عن ١٢٥ كجم.
قال الدكتور لوكاس غرابرت، عضو مختبر HGN، إن الفريق درس آلية عمل أرجل الإنسان، ووجد أن الحركة السريعة والفعالة تعتمد على الزخم السلبي، أي عندما يتفاعل القصور الذاتي والجاذبية مع الأطراف أثناء الحركة. بناءً على هذه الآلية، صمم الفريق نظام نقل في الساق الصناعية، يُساعد على تعديل وضعية الساق بشكل سلبي أثناء الحركة.
يتكون المنتج من جزأين رئيسيين: مفصل الركبة ومفصل الكاحل والقدم. كل مفصل مزود بمحرك كهربائي، وأجهزة استشعار، ومعالج دقيق، ونظام بطارية، ودائرة كهربائية، وذكاء اصطناعي. تعمل هذه الأجزاء معًا لأداء جميع الوظائف الحركية الرئيسية للساق، مثل: المشي، والوقوف، والجلوس، والتحرك على المنحدرات والسلالم.
صُممت الأرجل بنظام قيادة ذكي متخصص من ثلاثة أجزاء. يتميز مفصل الركبة بوظيفة تحسين القدرة التشغيلية وتوفير طاقة البطارية. أما مفصل الكاحل/القدم، فيتميز بنظام قيادة مُطور بناءً على نظام الأوتار في القدم البشرية. وأخيرًا، يتصل مفصل الكاحل/القدم بمفصل أصابع القدم بواسطة نظام زنبركي لمساعدة المريض على الحركة بشكل طبيعي وتحقيق التوازن على مختلف أسطح الطرق وظروف الطقس.
أثناء حركة المستخدم، تُرسل المستشعرات والأنظمة المُجهزة في الساق الصناعية معلومات إلى معالج الذكاء الاصطناعي حول حالة النشاط ومستوى الحركة. يُحدد النظام نية المستخدم لتوفير مستوى الدعم المناسب. كما يتميز المنتج بوضع الطاقة المنخفضة لفترات طويلة، مما يُمكّن المستخدم من الحفاظ على حركته دون فقدان قوته.
الدكتور تران مينه يُجمّع أرجلًا صناعية في المختبر. الصورة: NVCC
وقال الدكتور مينه إنه يجب تركيب جميع المنتجات الاصطناعية في المستشفى حتى يتمكن الأطباء والمتخصصون من تعديلها وفقًا لطول ووزن المريض وتقديم التعليمات للحركة الآمنة.
وفقًا لفريق البحث، فإن الأرجل الاصطناعية المتوفرة حاليًا في السوق مصممة لامتصاص الصدمات، وهي خاملة ميكانيكيًا. أي أنها لا تحتوي على محركات ومرونة حركة تُضاهي مرونة الشخص السليم. تتطلب هذه المنتجات من المرضى لياقة بدنية جيدة، ويستغرق التعود عليها وقتًا طويلًا.
تتغلب ساق يوتا الصناعية على قيود الأرجل الاصطناعية التقليدية. صمم مهندسو مختبر HGN التفاصيل الميكانيكية والدوائر الكهربائية، ثم صُنعت وفقًا للمتطلبات. أُرسلت هذه التفاصيل إلى المختبر للتجميع، وتثبيت البرامج، والضبط الدقيق لتحسين الأداء. يقول الدكتور مينه: "مع ساق يوتا الصناعية، سيعتاد المستخدم عليها بشكل أسرع بفضل نظام المساعدة الكهربائية".
تم اختبار الجهاز على مرضى مبتوري الأطراف. الصورة: فريق البحث
بعد اختبار الجهاز على أكثر من 20 مريضًا منذ عام 2020، أفاد الفريق بأن استجابة المستخدمين كانت إيجابية. يستطيع العديد من المرضى أداء حركات أساسية لا يستطيعون القيام بها باستخدام الأطراف الاصطناعية التقليدية، مثل صعود ونزول السلالم أو الجلوس دون مساعدة.
قال الدكتور مينه: "منتج الفريق هو أول ساق صناعية في العالم تُمكّن شخصًا مبتوري الأطراف من المشي براحة". نُشرت نتائج اختبارات البحث في مجلات علمية مرموقة مثل ساينس، وساينتفك ريبورت، وIEEE Transactions.
علق البروفيسور توماسو لينزي، أستاذ بجامعة يوتا، قائلاً إن العلماء يبحثون في تكنولوجيا الأطراف الاصطناعية منذ سبعينيات القرن الماضي، لكنهم لم يحققوا أهدافهم. في الوقت الحالي، تشهد تكنولوجيا الميكاترونيك تطوراً ملحوظاً، حيث أصبحت بطاريات المعالجات الدقيقة والمحركات الكهربائية أسرع وأصغر حجماً وأخف وزناً. وتعليقاً على ذلك، قال البروفيسور توماسو لينزي: "بفضل التطورات التكنولوجية والاكتشافات في مجال الديناميكيات السلبية، سيساعد منتج الأطراف الاصطناعية الحيوية من يوتا، بفضل حجمه الصغير، مرضى مبتوري الأطراف على الحركة بشكل مستقل وتحقيق أهدافهم في الحياة بحرية".
قال الدكتور مينه إن الفريق يواصل اختبار جدوى ساق يوتا الاصطناعية عند استخدامها في المنزل لفترات طويلة. ويتعاون مختبر HGN حاليًا مع شركة أوتو بوك، أكبر مُصنّع للأطراف الاصطناعية في العالم ومقرها ألمانيا، لإنتاج ساق يوتا الاصطناعية بكميات كبيرة وتحويلها إلى منتج طبي متاح للمستخدمين في أقصر وقت، وبسعر بيع يعادل سعر نماذج الساق الاصطناعية التقليدية.
وُلد الدكتور تران مينه ونشأ في هانوي . أكمل مينه دراسته الثانوية في مدرسة هانوي - أمستردام الثانوية للموهوبين عام ٢٠١٣. سافر إلى الولايات المتحدة لدراسة بكالوريوس الهندسة الميكانيكية في جامعة يوتا، وحصل على الدكتوراه في مايو ٢٠٢٣. في عام ٢٠١٥، بدأ الدكتور مينه تصميم الروبوتات، وكان مجال بحثه الرئيسي هو مفاصل الأطراف المرنة وعالية الأداء. وهو حاليًا مهندس تصميم في شركة أجيليتي روبوتيكس، وهي شركة متخصصة في تصنيع الروبوتات في الولايات المتحدة.
vnexpress.net
تعليق (0)