فناوری در خدمت معلولان حسی ـ حرکتی

جولیانا پینتو جوان بیست‌ونه ساله معلول برزیلی از ناحیه پایین تنه دچار فلج کامل است. این جوان که هم‌سن و سال بیشتر فوتبالیست‌های جام بیستم است، حتی نمی‌تواند ساده‌ترین امور زندگی خود را براحتی انجام دهد.

کد خبر: ۶۹۱۶۹۲

بسیاری از افراد در ایران و سراسر جهان از مشکلی رنج می‌برند که جولیانا مدت‌هاست به آن مبتلاست اما به نظر می‌رسد انسان نباید هرگز امید خود را از دست بدهد.

پینتو در مراسم افتتاحیه جام‌جهانی امسال که در ورزشگاه کورینتیانس شهر سائو پائولو برگزار شد کاری کرد که تا همین چند هفته پیش محال تلقی می‌شد.

وی موفق شد به کمک اسکلت رباتیکی که دستورات حرکتی را مستقیما از مغز وی دریافت می‌کرد، چند قدم بردارد و یک ضربه به برازوکا (توپ مخصوص جام‌جهانی 2014) بزند. جدای از این‌که جام‌جهانی امسال را می‌توان فناورانه‌ترین جام در بین جام‌های جهانی فوتبال دانست، وقوع چنین اتفاقی، شگفتی چند صد میلیون نفر را در سراسر جهان برانگیخت. چرا که مشاهده یک فرد فلج قطع نخاعی که می‌تواند روی پاهای خود بایستد، راه برود و حتی به توپ فوتبال ضربه بزند در نوع خود یک انقلاب در نوآوری‌های اخیر بشر محسوب می‌شود که نتیجه تلاقی علوم مهندسی و پزشکی است.

لباس رباتیکی که پینتو در این رویداد بر تن داشت نتیجه تلاش تیمی 150 نفره متشکل از برترین محققان و متخصصان در زمینه‌ها و شاخه‌های گوناگون علوم است که هدایت آن به‌عهده دکتر میگوئل نیکولسیس، عصب‌شناس برزیلی است.

دکتر نیکولسیس بلافاصله پس از موفقیت پینتو در این مراسم، با بیان این موضوع که رسیدن به چنین دستاوردی قطعا نیازمند یک کار منسجم و تیمی است، طی یک پست که در حساب توییترش منتشر کرد، نوشت: بالاخره موفق شدیم! در مراسم امشب تنها جولیانا با آن لباس رباتیکی دیده شد، اما حقیقت این است که دست‌یافتن به چنین موفقیتی نتیجه تلاش این افراد (افراد شاغل در پروژه) و استفاده از علم آنها بود.

این عصب‌شناس به طور رسمی در دانشگاه دوک آمریکا مشغول به کار است و در زمینه رابط‌های مغز و ماشین، چهره‌ای سرشناس است. در مقاله‌ای که در سال 2003 منتشر شد، وی نشان داد میمون‌ها می‌توانند فقط با استفاده از قدرت تصمیم‌گیری در مغز خود، بازوهای طراحی شده در یک شبیه‌ساز کامپیوتری را حرکت دهند.

دانشمندانی که فعالیت‌های خود را در این زمینه متمرکز کرده‌اند یک کنسرسیوم به نام پروژه راه رفتن مجدد تشکیل داده‌اند. این کنسرسیوم طی بیانیه‌ای مطبوعاتی اعلام کرد: نمایش ارائه شده در مراسم افتتاحیه جام‌جهانی 2014 تنها آغاز راهی است که در آینده می‌تواند به معلولان کمک کند از شر وسایلی همچون ویلچر خلاص شده و دوباره راه بروند.

دکتر نیکولسیس بجز پینتو، هفت بیمار دیگر را در آزمایشگاه خود در شهر سائو پائولو تحت تعلیم قرار داده بود که همگی بیشتر از 20 سال داشتند و مسن‌ترین آنها فردی سی‌وپنج ساله بود.

نیکولسیس طی مصاحبه با خبرگزاری فرانسه عنوان کرد برای اولین‌بار است که یک اسکلت رباتیکی توسط فعالیت و فیدبک‌های مغزی فرد بیمار کنترل می‌شود. همچنین باید اذعان کرد ارائه یک نمایش در استادیوم یعنی فضایی خارج از آزمایشگاه، موضوعی است که درخصوص دستاوردهای رباتیکی چندان رایج نیست و این نکته نیز بخشی از موفقیت گروه به حساب می‌آید.

اسکلت رباتیکی چگونه کار می‌کند؟

همان‌گونه که پیشتر توضیح دادیم، بیمار می‌تواند به وسیله سیگنال‌های کنترلی مغزی، بخش‌های مختلف این اسکلت رباتیکی را به حرکت درآورد. برای دریافت و انتقال این سیگنال‌ها، فرد باید یک کلاه مخصوص روی سر خود قرار دهد و سپس دستورات حرکتی از آن کلاه به کامپیوتر مخصوصی که در قسمت پشتی اسکلت قرار دارد، ارسال خواهد شد. پس از این عملیات، سیگنال‌هایی که مستقیم از مغز دریافت و به کامپیوتر ارسال شده‌اند بررسی شده و پس از عملیات رمزگشایی، دستورات به بازوهای رباتیکی ارسال می‌‌شود. این اسکلت رباتیکی به بازوهای هیدرولیک و یک باتری نسبتا قوی مجهز است که می‌تواند مدت دو ساعت کار کند.

نکته جالب استفاده از چاپگرهای سه بعدی در ساخت این کلاه مخصوص و بخش‌هایی از اسکلت رباتیکی است. ساخت و تولید کلاهی که بتواند امواج مغزی را دریافت کرده و آن‌ را به کامپیوتر مخصوص منتقل کند، کاری است که تنها از عهده چاپگرهای سه بعدی بر می‌آید.

دکتر گوردون چنگ از دانشگاه صنعتی مونیخ که یکی از 150 متخصص فعال در این پروژه است، ماه گذشته گفت: ایده اصلی و ابتدایی این بود که بتوانیم سیگنال‌های مغزی را ضبط کرده و پس از بررسی، آنها را ترجمه و برای به حرکت درآمدن به ربات ارسال کنیم.

پوست مصنوعی در این پروژه، قرار است روی قسمت‌های زیرین اسکلت رباتیکی سوار شود. این پوست مصنوعی به مدار‌های چاپی منعطف مجهز است و هر کدام از این مدارها به سنسورهایی برای تشخیص فشار، دما و سرعت مجهز هستند.

قرار است این پوست مصنوعی، کف پای بیمار جاسازی شود تا بتواند موقعیت‌هایی نظیر حرکت و لمس زمین هنگام حرکت با اسکلت رباتیکی را تشخیص دهد. این اطلاعات به یک دستگاه لرزشگر الکترونیکی که روی بازوی بیمار قرار دارد، منتقل شده و از طریق آن، وی را از حرکت مطلع می‌‌کند.

قرار است عملکرد این پوست مصنوعی شبیه پوست انسان باشد. تیم توسعه‌‌دهنده آن به رهبری دکتر هنگ، تمام تلاش خود را به کار بسته‌اند تا نتیجه کار نیز قابل قبول شود. پس از ماه‌ها تمرین و تلاش، مغز انسان می‌تواند با این ابزارهای رباتیک هماهنگ شده و به فرد معلول کمک کند تا بتواند راه برود و در هر گام نیز اطلاعات مورد نیاز از طریق لرزشگر به اطلاع بیمار برسد. در تئوری، بیمار باید در ذهن خود تجسم کند که دو پا دارد و به وسیله آن دو پا در حال حرکت است. اما این موضوع در عمل بسیار پیچیده می‌نماید، چرا که دریافت و تشخیص سیگنال‌های کنترلی از مغز، بسیار دشوار است. این اسکلت رباتیکی، Bra-Santos Dumont نام گرفته که ترکیبی از دو نام برزیل و Alberto Santos-Dumont است که یکی از پیشگامان هوانوردی در این کشور است. این فناوری هنوز ابتدای راه قرار دارد، اما تا همین جا هم توانسته دل بسیاری از معلولان را شاد و ذهن متخصصان و پژوهشگران سراسر جهان را به خود مشغول کند. مسئولان این طرح اعلام کرده‌اند تمام تلاش خود را به کار بسته‌اند تا بتوانند سریع‌تر اسکلت رباتیکی Bra-Santos Dumont را برای استفاده عوام، روانه بازار کنند. (ضمیمه سیب)