دانشجویان مهندسی UPC یک پروتز ترانس شعاعی قابل تنظیم با استفاده از پرینت سه بعدی طراحی می کنند.



تیم مهندسی زیست پزشکی Arm2u، از دانشکده مهندسی صنعتی بارسلون (ETSEIB) با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، یک پروتز ترانس شعاعی قابل تنظیم طراحی و تولید کرده است که به تکانه های عصبی کاربر پاسخ می دهد.

پانزده دانشجوی کارشناسی و کارشناسی ارشد از دانشکده مهندسی صنایع بارسلونا (ETSEIB) از دانشگاه سیاسی کاتالونیا · BarcelonaTech (UPC) رویای یکسانی دارند: بهبود کیفیت زندگی افراد دارای معلولیت با استفاده از فناوری های کمکی. به طور خاص، تیم جوان مهندسی زیست پزشکی Arm2u در حال توسعه یک پروتز ترانس شعاعی – که جایگزین بازوی گم شده در زیر آرنج می شود – با کنترل میوالکتریک، یعنی توسط سیگنال های الکتریکی طبیعی که توسط انقباض عضلانی تولید می شود، کنترل می شود.

پس از ایجاد اولین پروتز در سال گذشته، این تیم با ایجاد نمونه اولیه دوم، یک بازوی رباتیک کاملاً کاربردی که امکان پیش‌سوزنی دست (چرخش ساعد) و حرکات باز/بستن را فراهم می‌کند، گامی رو به جلو برداشته است. این بر اساس سنسورهای EMG است که دستورات انقباض عضلانی بیمار را جمع‌آوری می‌کند و این تکانه‌های الکتریکی را به سیگنالی تبدیل می‌کند که میکروکنترلر بتواند آن را بفهمد و از آن استفاده کند.

این پروتز به صورت سه بعدی با پلاستیک PLA پرینت شده است، بنابراین می توان آن را با هزینه کم تولید کرد، همانطور که توسط Lluís Bonet Ortuño، یکی از رهبران تیم توضیح داد: “یکی از اهداف اصلی ما هنگام توسعه پروتز، ساخت نمونه اولیه با فناوری های مقرون به صرفه بود. به طوری که بتوان آن را به طور مداوم بدون هزینه زیاد تولید و اصلاح کرد. ما با استفاده از پرینت سه بعدی، پروتز را با هزینه بسیار کمتر از پروتزهای مشابه موجود در بازار ایجاد کرده ایم.

قطعات نمونه اولیه

این نمونه اولیه که به طور کامل توسط تیم Arm2u طراحی شده است، شامل چهار بخش اساسی است که به روشی هماهنگ برای فعال کردن تحرک کار می کنند: سوکت، که دستگاه را محکم روی اندام نگه می دارد. prono که بیشتر وسایل الکترونیکی را ذخیره می کند و عناصر اطلاعات کنترل و وضعیت پروتز را در خود جای می دهد. گیره، عنصری به شکل گیره برای دستکاری اشیا. و در نهایت قطعه الکترونیکی که از میکروکنترلر آردوینو Uno برای اتصال سنسورها، موتورها و سایر عناصر برای کنترل دستگاه و گزارش وضعیت آن به کاربر استفاده می کند.

مدل دوم دارای چندین پیشرفت است، مانند صفحه نمایش LCD یکپارچه، که به طور مداوم وضعیت پروتز را گزارش می دهد و اطلاعاتی در مورد عمر باتری، تلاش با نوک انگشتان، دمای داخلی و موارد دیگر ارائه می دهد.

علاوه بر این، طراحی جدید دارای سازگاری افزایش یافته است که امکان تنظیم اندازه بازوی کاربر و کاهش وزن کلی را در مقایسه با مدل قبلی فراهم می کند که باعث راحتی بیشتر آن می شود.

کار گروهی

Arm2u یک تیم دانشگاهی است که در سال 2018 در بارسلونا ایجاد شد و در ETSEIB مستقر است. این یک گروه چند رشته ای از دانشجویان از مدرک لیسانس ETSEIB در مهندسی فناوری صنعتی، مدرک کارشناسی ارشد در مهندسی صنایع و مدرک کارشناسی ارشد در کنترل خودکار و رباتیک، با علاقه مندی به مکانیک و الکترونیک کاربردی در بیوتکنولوژی است.

با هدف پیش بردن مرزهای صنعت پروتز، این تیم در سه حوزه سازماندهی شده است: بخش مکانیک، مسئول توسعه یک مدل مفهومی CAD – هم شبیه‌سازی‌های جنبشی و هم استاتیک – انتخاب مواد و تحقیق در مورد سیستم‌های تولید. بخش الکترونیک، مسئول کنترل چندین محرک در پروتز و کسب سیگنال های میوالکتریک. و بخش مدیریت، مسئول توسعه برنامه های تجاری و مالی، مدیریت منابع و بودجه، مدیریت داخلی، ارتباطات و غیره.

به گفته آلیکس ریکو، همچنین یکی از رهبران تیم، “هدف تیم توسعه پروتزهای جدید برای کمک به مردم در زندگی روزمره و ادامه تحقیقات در مهندسی پزشکی است. ما می خواهیم به یک تیم دانشگاهی پیشرو برای همه دانشجویانی تبدیل شویم که می خواهند در مورد این زمینه بیاموزند. ما آماده همکاری با هر کسی هستیم که نگرانی های ما را به اشتراک بگذارد.”

یک دانشجوی FME، حامل Arm2u

حامل یک بازیگر کلیدی در طراحی و توسعه پروتزها است، شخصی است که نمونه اولیه برای او سفارشی شده است و عملکرد آن را در یک محیط واقعی آزمایش می کند. در مورد بازوی رباتیک طراحی شده توسط تیم Arm2u، حامل کایل بریگز، دانشجوی آمریکایی در مقطع کارشناسی ارشد در آمار و تحقیقات عملیات در دانشکده ریاضیات و آمار UPC (FME) است.

کایل با استفاده از چندین پروتز در طول زندگی خود برای انجام فعالیت هایی مانند دوچرخه سواری یا کار، اذعان می کند که از پوشیدن پروتز ساخته شده توسط تیم ETSEIB لذت می برد. این دانش آموز با پروتز Arm2u در چالش Cybathlon در زوریخ، سوئیس، در 18 مه “مسابقه” کرد. در این مسابقه، افراد دارای معلولیت جسمی، پروتزهایی را که توسط تیم‌های تحقیقاتی از دانشگاه‌ها و شرکت‌های سراسر جهان ساخته شده‌اند، با انجام کارهای روزمره مانند حمل و نقل و جابجایی اشیا و قرار دادن آنها در یک موقعیت خاص در داخل مکعب‌هایی با شکاف‌های مختلف، آزمایش می‌کنند.

اکنون تیم مشتاقانه منتظر Cybathlon 2024 است که رویداد اصلی شامل شش آزمایش است. شرکت در این نوع تجربه بسیار مثبت است، زیرا پیوند بین اعضای تیم را تقویت می کند. همانطور که توسط دانشجویان توضیح داده شد، “انجام یک پروژه مهندسی و ارائه آن در سطح بین المللی قبل از سایر متخصصان یک تجربه ارزشمند است، باعث می شود احساس غرور کنیم و به ما این شانس را می دهد که نوع موقعیت هایی را که ممکن است در آینده با آنها روبرو شویم، تجربه کنیم. حرفه های حرفه ای. دنبال کردن یک هدف مشترک به عنوان یک تیم به ما این امکان را می دهد که با هم با این چالش روبرو شویم، به یکدیگر نیرو و حمایت کنیم و مهارت های خود را برای انجام ماموریت تیم تکمیل کنیم.”

منبع:

Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC)



منبع