پارچه‌های هوشمند؛ راهکاری برای بهبود کیفیت زندگی افراد دارای عضو مصنوعی

جهان صنعت نیوز، وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است:

بیش از ۵۰ میلیون نفر در سراسر جهان یک عضو بدن خود را از دست داده‌اند و بسیاری از آن‌ها برای بازگشت به زندگی عادی، از اعضای مصنوعی استفاده می‌کنند. اما یکی از چالش‌های اصلی این افراد، تناسب نامناسب بین عضو مصنوعی و قسمت باقی‌مانده عضو بدن است. این ناهماهنگی می‌تواند باعث ایجاد زخم، دردهای مزمن، آسیب به پوست و حتی مشکلات جدی‌تر مانند عفونت یا تغییر در نحوه راه‌رفتن شود.

پژوهشگران دانشگاه پوردو با همکاری دانشگاه نوتردام، راهکاری نوین برای رفع این مشکل ارائه داده‌اند: پارچه‌های هوشمندی که هم نور ساطع می‌کنند و هم فشار را حس می‌کنند.

مشکل اعضای مصنوعی چیست؟

محل اتصال عضو مصنوعی به بدن (جایی که عضو باقی‌مانده وارد عضو مصنوعی می‌شود) باید نیروهای پیچیده‌ای را در طول فعالیت‌های روزمره مدیریت کند. ایستادن، راه رفتن، نشستن و حتی تغییر وضعیت بدن، همه باعث واردشدن فشارها و نیروهای جانبی مختلفی به این ناحیه می‌شوند. اگر این نیروها به‌درستی توزیع نشوند، فرد دچار درد و آسیب می‌شود. به همین دلیل، اندازه‌گیری لحظه‌ای این نیروها برای تنظیم دقیق عضو مصنوعی و جلوگیری از آسیب‌های ثانویه حیاتی است.

فناوری جدید چگونه کار می‌کند؟

این سامانه که در نشریه سایِنس اَدوَنسِز/ Science Advances معرفی شده، از یک پوشش پارچه‌ای (شبیه به آستین) تشکیل شده است که درون محل اتصال عضو مصنوعی قرار می‌گیرد. درون این آستین، حسگرهایی تعبیه شده است که هر دو نوع نیرو را اندازه‌گیری می‌کنند:

فشار عمودی (نیرویی که مستقیماً به محل اتصال وارد می‌شود)؛

نیروی جانبی (نیروهای اریب و کششی که از طرفین وارد می‌شوند).

این حسگرها به‌صورت بی‌سیم، اطلاعات را به یک دستگاه حمل‌شدنی (مانند گوشی همراه) ارسال می‌کنند. سپس این اطلاعات به‌صورت نقشه رنگی روی یک نمایشگر پارچه‌ای که روی بازوی کاربر قرار دارد، نشان داده می‌شود تا فرد بتواند در لحظه از وضعیت اتصال عضو مصنوعی خود مطلع شود.

دکتر چی هوان لی (Chi Hwan Lee)، استاد دانشگاه پوردو و نویسنده ارشد این پژوهش، توضیح داد: این فناوری گامی به‌جلو در توسعه راهکارهای پوشیدنی برای پایش مداوم نیروهای وارد بر عضو مصنوعی در افراد دارای عضو مصنوعیِ بخش پایینی پا است.

برتری‌های فناوری جدید نسبت به روش‌های قدیمی

پیش‌تر، روش‌های دیگری برای اندازه‌گیری فشار در این ناحیه وجود داشت، اما هر کدام مشکلاتی داشتند:

سامانه‌های نوری نیاز به تجهیزات حجیم داشتند که در فضای محدود محل اتصال جای نمی‌گرفت؛
کرنش‌سنج‌ها (حسگرهایی که تغییر شکل را اندازه‌گیری می‌کنند) نیاز به تغییر در شکل خود عضو مصنوعی داشتند که عملی نبود؛

برخی روش‌ها فقط قادر به اندازه‌گیری فشار عمودی بودند و نیروهای جانبی را تشخیص نمی‌دادند.

اما فناوری جدید این مشکلات را حل کرده است. این سامانه:

۱. انعطاف‌پذیر است و با حرکت بدن هماهنگ می‌شود؛

۲. قابل‌شست‌وشو است و بیش از ۳۰ بار شست‌وشو را تحمل می‌کند؛

۳. هر دو نوع نیرو (عمودی و جانبی) را اندازه‌گیری می‌کند؛

۴. بی‌سیم است و اطلاعات را در لحظه منتقل می‌کند؛

۵. تنظیم‌پذیر است و می‌توان آن را برای هر فرد و هر نوع عضوی سفارشی کرد.

آزمایش موفق روی کاربر واقعی

این سامانه روی یک فرد که پای خود را از ناحیه پایین‌تر از زانو از دست داده بود، آزمایش شد. نتایج نشان داد که این فناوری می‌تواند در طول فعالیت‌های روزمره مانند ایستادن، راه‌رفتن، نشستن و تغییر وضعیت بدن، نیروهای وارد بر محل اتصال را به‌طور دقیق اندازه‌گیری کند. این داده‌ها به پزشک و فرد کمک می‌کند تا عضو مصنوعی را به‌گونه‌ای تنظیم کند که فشار به‌طور یکنواخت توزیع شود و از بروز زخم و درد جلوگیری شود.

چشم‌انداز آینده

تیانهاو یو (Tianhao Yu)، دانشجوی دکتری و نویسنده اول این پژوهش، توضیح داد: هدف ما ارائه دقیق‌ترین و تنظیم‌پذیرترین داده‌ها به بیماران است تا بهترین تجربه را از استفاده از عضو مصنوعی در زندگی روزمره داشته باشند. این فناوری می‌تواند به افراد کمک کند تا با اطمینان بیشتری فعالیت‌های روزانه خود را انجام دهند.

این توسعه، نویدبخش بهبود چشمگیر کیفیت زندگی برای میلیون‌ها نفر در سراسر جهان است. افرادی که از عضو مصنوعی استفاده می‌کنند، دیگر نیازی به تحمل درد و ناراحتی ناشی از تناسب نامناسب نخواهند داشت و می‌توانند به فعالیت‌های روزمره خود با آسودگی بیشتری بازگردند.

دکتر لی همچنین اعلام کرده است که این فناوری برای ثبت اختراع به دفتر تجاری‌سازی فناوری دانشگاه پوردو معرفی شده است و مراحل بعدی شامل بهینه‌سازی و آزمایش‌های گسترده‌تر برای ورود به بازار خواهد بود.

منبع: ایرنا

دانش و فناوری