دست مصنوعی مکانیکی :نحوه عملکرد سنسورهای پروتز دست مکانیکی

دست یکی از مهمترین اعضای بدن انسان است که می‌‌توان به کمک آن به انجام کارهای مختلف از قبیل عمل جراحی، بررسی و معاینه، اکتشاف و مواردی از این قبیل پرداخت. قطع عضو از ناحیه دست دو مشکل مهم را به وجود می‌‌آورد: کاهش شدید عملکرد آن اندام برای انجام کارهایی از قبیل برداشتن اجسام و حمل کردن آنها و مشکلات روانی ناشی از قطع عضو. در ۳۰ سال گذشته انواع مختلفی از پروتز دست مصنوعی طراحی شده است و همچنان تحقیقات بر روی آن ادامه دارد. تحقیقات نشان داده که در ۳۰ تا ۵۰ درصد بیماران قطع عضو از ناحیه دست، از پروتز خود استفاده نمی‌‌کنند. به منظور رفع محدودیت‌های حاصل از پروتزهای فعلی و افزایش مطابقت پذیری پروتز مصنوعی باید پروتز دست مصنوعی به نحوی طراحی شود که تا حد امکان از لحاظ زیبایی ظاهری، قابلیت کنترل و برداشتن اشیا شبیه دست واقعی به نظر برسد و بتواند تمامی کاربردهای یک دست واقعی از قبیل اکتشاف، انجام فعالیت‌های جسمانی و مواردی از این قبیل را شبیه سازی کند.

 دست مکانیکی مصنوعی 

---

 دست مکانیکی مصنوعی دستگاهی است که از حرکات بازوی انسان تقلید می‌‌کند. بازوهای مکانیکی از ساختارهای مختلفی ساخته شده است که به هم متصل هستند. یک انتهای آن به یک پایه محکم متصل شده است حال آن که در انتهای دیگر آن یک ابزار وجود دارد. می‌توان این نوع دست مصنوعی را یا به طور مستقیم و یا از فاصله دور کنترل کرد. به بازوی مکانیکی که توسط کامپیوتر کنترل می‌‌شود بازوی رباتیکی می‌گویند. بازوی رباتیکی یکی از چندین بازوی مکانیکی مختلف موجود در جهان است. بازوهای مکانیکی می‌تواند ساختار ساده یا بسیار پیچیده داشته باشند. به عبارت دیگر در صورتی که یک مکانیسم بتواند مانند دست انسان اشیا را نگه دارد آنها را حمل می‌کند تحت عنوان بازوی مصنوعی دسته بندی خواهد شد. پیشرفت‌های به دست آمده در این عرصه مسیر را برای موفقیت‌های آینده در زمینه انواع پروتز و به صورت کلی بازوی مکانیکی میسر کرده است. هنگامی ‌که مهندس مکانیک به ساخت بازوهای مکانیکی و پیچیده می‌پردازد هدف از این کار این است که بازویی طراحی کند با قابلیت‌هایی که دست انسان نمی‌تواند به طور کامل انجام دهد.

 

 انواع پروتز دست مصنوعی 

---

 هر سال حدود ۱۰ هزار مورد جدید از قطع عضو ناحیه دست به علت تروما و عمل جراحی که شایع‌ ترین علل قطع عضو هستند، گزارش می‌‌شود. اگرچه در تعداد زیادی از افراد قطع عضو از ناحیه دست شایع است فقط نیمی از افرادی که دچار قطع عضو هستند از برخی از انواع پروتز مصنوعی استفاده می‌کنند. همچنین استفاده از پروتز دست مصنوعی از طریق هدف از کاربرد آن در زندگی روزمره مشخص می‌‌شود علاوه بر آن که پروتز دست مصنوعی از لحاظ زیبایی ظاهری اهمیت دارد می‌‌تواند به فرد برای انجام فعالیت‌های روزمره فعالیت‌های ورزشی و امور شخصی خود کمک کنند. هر یک از افراد نیازهای خاص خود را برای انجام امور روزمره زندگی دارند و به همین دلیل مدیریت پروتز دست در افراد مختلف متفاوت است. پیشرفت‌ها و نوآوری‌های تکنولوژیکی در عرصه طراحی پروتز اندام فوقانی این امید را می‌‌دهد که علم پزشکی شاهد پیشرفت‌های مهم در زمینه استفاده از پروتز اندام فوقانی باشد. با ظهور فناوری کامپیوتری استفاده از پروتز دست مصنوعی به لحاظ زیبایی و قابلیت‌های عملکردی افزایش زیادی یافته است.

 می‌توان انواع پروتز دست را به صورت زیر دسته بندی کرد: 

 پروتزهایی که با قدرت بدن کار می‌کنند 

 این نوع پروتز دست با استفاده از سیستم کابلی کار می‌کند. انجام دادن برخی حرکات خاص بدن می‌تواند به کنترل این سیستم بپردازد. با توجه به ساختار این نوع پروتز که با انرژی بدن کار می‌کند باعث ماندگاری بیشتر آن شده است. با توجه به ساختار این نوع پروتز معمولاً در مقایسه با پروتزهای مایو الکتریک وزن سبکی دارد. انواع قدیمی پروتزهای دست ارزان قیمت تر از سایر مدل پیشرفته و جدید آن می‌باشند که نیاز چندانی به مراقبت و نگهداری ندارند.

 

 پروتزهای مایو الکتریک 

 این مدل از پروتزها نیازی به استفاده از سیستم کابلی ندارند در عوض این دستگاه با استفاده از یک موتور الکتریکی که به کمک باتری کار می‌کند کنترل می‌شود. سیگنالهای الکتریکی که از پوست ارسال می‌شوند توسط سنسورهای موجود در سوکت دریافت می‌شود. این سیگنال‌ها سپس به یک پردازشگر ارسال می‌‌شود که وظیفه کنترل عملکرد موتور را بر عهده دارند. برای کسب نتایج بهتر و مثبت از این نوع پروتز بیمار به آموزش جامع نیاز دارد.

 

 پروتزهای زیبایی و عملکرد منفعل دست 

 این نوع پروتزها به عنوان یک ابزار منفعل زیبایی در نظر گرفته می‌شوند زیرا بر اساس ظاهر عضو قطع شده دست ساخته شده است و به عنوان یک جایگزین مناسب برای آن در نظر گرفته می‌‌شود که می‌‌تواند به شما برای انجام برخی کارهای ساده از قبیل حمل کردن اشیا و مواردی از این قبیل کمک کند. این نوع پروتز از لحاظ زیبایی بسیار سودمند است و سبک می‌باشد و نیاز به مراقبت و نگهداری چندانی ندارد.

 

 پروتزهای هیبریدی دست 

 پروتزهای هیبریدی دست ترکیبی از قابلیت‌های پروتزهای مصنوعی و مایو الکتریک هستند و بهترین انتخاب برای افراد محسوب می‌‌شوند که دچار قطع عضو از بالای بازو هستند و این نوع پروتز به آنها برای به دست آوردن عملکرد دست و آرنج کمک می‌کند. سیستم کابلی و سیستم انرژی خارجی به کنترل این نوع پروتز می‌پردازد.

 

 پروتزهای سازگار پذیر و مخصوص فعالیت جسمانی 

 پروتزهای سازگار پذیر و مخصوص فعالیت جسمانی به پروتزهایی گفته می‌‌شود که بر اساس نوع فعالیت جسمانی و عملکردی فرد طراحی می‌‌شوند و برای انجام دادن فعالیت‌های تفریحی از قبیل نواختن وسایل موسیقی و برخی فعالیت‌های ورزشی از قبیل ماهیگیری، گلف و اسکی، شنا و مواردی از این قبیل شما به پروتزی نیاز دارید که بتواند پاسخگوی نیازهای خاص شما باشد.

 

 فرق پروتز و دست مکانیکی 

---

شاید تصور کنید که پروتز دست مصنوعی شبیه یک بازوی مکانیکی نیست اما آنها شبیه هم هستند و از سیستم کابل و سیم استفاده می‌کنند تا شما امکان انجام فعالیت روزمره خود را داشته باشید. محققان بازوهایی را طراحی کردند که شبیه ساختار بازوی انسان است و اگر چه این بازو شبیه یک بازوی فلزی به نظر می‌رسد می‌تواند مانند دست و بازوی طبیعی حرکت کند. این بازو می‌تواند به شما برای برداشتن اشیا کمک کند و دارای صد عدد سنسور است که به مغز انسان متصل می‌شوند. این سنسورها به شما کمک می‌کند تا پروتز خود را همانند یک بخش طبیعی از بدن خود حرکت دهید. افرادی که از این نوع پروتز جدید استفاده می‌کنند می‌گویند که می‌تواند ساختار و بافت آن را احساس کنند.

 

 بازوهای معمولی 

---

 این نوع پروتزها به شما برای انجام کارهای روزمره کمک می‌کنند. از انواع مختلفی از بازوهای مکانیکی برای انجام فعالیت‌های معمولی از قبیل برداشتن اشیا استفاده می‌شود. این نوع پروتز دارای یک سیستم ساده متشکل از ۳ مفصل است که به شما کمک می‌کند یک شی را بردارید حتی انجام دادن برخی کارها مانند استفاده از موچین توسط این نوع بازو بسیار ساده به نظر می‌رسد. میلیون‌ها نفر در طول روز از این وسیله ساده استفاده می‌کنند که این مسئله به لطف مهندسی ساده اما طراحی خاص آن محقق می‌شود.

 

 بازوی مکانیکی مجهز به سنسور 

---

 بازوهای مکانیکی که برای تهیه پروتز مورد استفاده قرار می‌‌گیرند از تعداد سنسور استفاده می‌‌کنند که به کمک یک قطعه که به نخاع فرد متصل شده است به او برای تکان دادن بازو کمک می‌نمایند. از آنجایی که می‌توان به سادگی به این نوع سنسورها برنامه داد که نسبت به لمس کردن اشیا حساسیت بالایی داشته باشند فردی که از این نوع پروتز استفاده می‌کند می‌تواند اشیایی که به آنها دست می‌زند را احساس کند و به این ترتیب او حتی می‌تواند ضعیف ترین ارتعاشات را احساس کند که این مسئله می‌‌تواند هم خطرناک و هم یک اتفاق خوب باشد. منظور از خطرناک بودن آن این است که به علت حساسیت بالای آن ممکن است فرد به علت وارد شدن فشار به پروتز دچار درد شدیدی شود. بازوهای مکانیکی شبیه بازوی معمولی انسان به نظر می‌رسند و شباهت زیاد آنها باعث می‌شود تمایز گذاری بین آنها دشوار باشد زیرا از یک اسپری مخصوص برای پوشش دادن پروتز استفاده می‌شود که این امر باعث می‌‌شود طبیعی به نظر برسد و این یک قابلیت بسیار مهم در نظر گرفته می‌شود. دانشمندان حتی در حال طراحی پوست مصنوعی از نوع دستکش هستند تا ظاهر پروتز را به ظاهر دست طبیعی انسان نزدیک کند. این مسئله باعث می‌شود خود فردی که از پروتز استفاده می‌کند کمتر متوجه شود که از یک بازوی رباتیک استفاده می‌نماید.