28 ژوئن 2022 - هر 30 ثانیه یک پا در نقطه ای از جهان به دلیل دیابت قطع می شود. این بیماران اغلب از نوروپاتی-از دست دادن حس در اندام تحتانی رنج می برند- و بنابراین قادر به تشخیص آسیب ناشی از یک پروتز نامناسب نیستند، که منجر به قطع بخش بیشتری از عضو باقی مانده می شود.

در مجله ی Biomicrofluidics، از انتشارات موسسه ی فیزیک آمریکا(AIP)، دانشمندان کانادایی توسعه ی نوع جدیدی از پروتز را با استفاده از روباتیک نرم میکروسیال توضیح دادند که می تواند تا حد زیادی زخم‌های پوستی و درد را در بیمارانی که قبل از این یک قطع عضو بین مچ پا تا زانو داشته اند، کاهش دهد.

بیش از 80 درصد از قطع عضوهای اندام تحتانی در جهان ناشی از زخم پای دیابتی است و مشخص شده است که پا در زمان‌های غیرقابل پیش‌بینی متورم می‌شود که منجر به تغییرات حجمی 10 درصد یا بیشتر می‌گردد.

به طور معمول، پروتز مورد استفاده پس از قطع عضو شامل پارچه و آسترهای سیلیکونی است که می تواند برای بهبود فیت شدن پروتز، اضافه یا حذف شود. فردی که دچار قطع عضو شده است، نیاز به تعویض دستی لاینرها دارد، اما نوروپاتی که منجر به تضعیف حس می شود، این کار را دشوار می کند و می تواند منجر به آسیب بیشتر به اندام باقی مانده شود.

محققان به جای ایجاد نوع جدیدی از سوکت مصنوعی، آستر اندام سیلیکونی/پارچه ای معمولی را با یک لایه آستر با محرک های سیال نرم یکپارچه به عنوان یک لایه ی رابط، جایگزین کردند. Carolyn Ren، نویسنده ی این مقاله از دانشگاه واترلو، گفت: در این ربات نرم میکروسیال، فشار گاز توسط ابزارهای میکروسیال کنترل می شود، این سیستم از یک کانال اصلی تشکیل شده است که مجموعه ای از محفظه ها را در یک ردیف به هم متصل می کند، جایی که نازک ترین دیواره ها بین هر اتاقک است، یک لایه استرس در پایه ی ربات وجود دارد به طوری که با فشار هوا به دستگاه خم می شود. بدون این لایه محدود کننده ی تنش، محرک فقط از نظر طولی گسترش می یافت. با توجه به این ساختار، محرک بر اساس آناتومی اندام باقی‌مانده، تحت فشارهای متفاوت تغییر شکل دهد و سبب کاهش درد و جلوگیری از زخم‌های فشاری، می شود.

دانشمندان کار خود را با دستگاهی که اخیراً توسعه داده اند با استفاده از actuatorهای پنوماتیکی برای تنظیم فشار سوکت پروتز شروع کردند. این دستگاه اولیه بسیار سنگین بود که استفاده از آن را در موقعیت های واقعی محدود می کرد.

برای رفع این مشکل، محققان راهی برای کوچک کردن actuatorها ایجاد کردند. آنها یک تراشه میکروسیال با 10 دریچه ی پنوماتیکی یکپارچه برای کنترل هر actuatorطراحی کردند. سیستم کامل توسط یک پمپ هوای مینیاتوری و دو دریچه برقی کنترل می شود که هوا را به تراشه میکروسیال می دهد. جعبه کنترل کوچک و به اندازه کافی سبک شد تا بتوان آن را به عنوان بخشی از پروتز پوشید.

پرسنل پزشکی با تجربه گسترده در دستگاه های پروتزی بخشی از این تیم بودند و نقشه دقیقی از فشارهای مورد نظر برای سوکت پروتز ارائه کردند. این گروه اندازه گیری های گسترده ای از فشار تماس ارائه شده توسط هر actuatorانجام داد و این فشار را با فشار مورد نظر برای یک پروتز در حال استفاده مقایسه کردند.

مشخص شد که هر 10 actuator،فشاری در محدوده ی مورد نظر تولید می کنند که نشان می دهد دستگاه جدید به خوبی کار خواهد کرد. در تحقیقات آینده این رویکرد بر روی یک مدل بیولوژیکی دقیق تر آزمایش خواهد شد.

این گروه در حال برنامه ریزی برای تحقیقات بیشتر، بمنظور ادغام حسگرهای فشار به طور مستقیم در آستر مصنوعی، احتمالاً با استفاده از پارچه‌های نرم بافتنی جدید دارای مواد حسگر فشار، هستند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20220628/Microfluidics-enabled-soft-robotic-prosthetics-show-promise-to-reduce-skin-ulcerations-pain-in-amputees.aspx