طور باحثون من Technical University of Munich قفازاً ناعماً يعمل بنظام هوائي مضغوط، يهدف إلى استعادة القدرة على الإمساك بالأشياء لدى الأشخاص المصابين بالشلل في اليد.
ويعتمد هذا الابتكار على تحليل الإشارات الكهربائية الصادرة من عضلات الساعد، لتحديد لحظة نية الشخص في الإمساك بالشيء، ثم تفعيل القفاز لمساعدته على تنفيذ الحركة.
تصميم القفاز وآلية عمله
قفاز
يتكون ما يُعرف باسم "الهيكل الخارجي اليدوي الناعم" من قفاز مصنوع من القماش، مزود بوسائد هوائية موزعة على سطحه الخارجي.
تعمل هذه الوسائد عبر 13 أنبوباً هوائياً، تسمح بثني الأصابع وفردها بشكل منفصل، بالإضافة إلى دعم حركة المعصم، مما يساعد المستخدم على الإمساك بأشياء مختلفة مثل الكوب أو الملعقة أو الطبق بشكل آمن.
الذكاء الاصطناعي وتحليل إشارات العضلات
يستخدم الباحثون حساسات توضع على الساعد لالتقاط الإشارات الكهربائية العضلية (EMG).
ثم يتم تحليل هذه الإشارات باستخدام تقنيات التعلم الآلي لتحديد نية الحركة بدقة تصل إلى 97%.
ولمنع سقوط الأشياء أثناء الحركة، يتم استخدام حساسات إضافية لرصد حركة اليد أثناء النقل والحفاظ على ثبات القبضة.
قفاز منخفض التكلفة وسهل الاستخدام
أوضح الباحثون أن القفاز يتميز بتكلفته المنخفضة، حيث يمكن تصنيعه باستخدام مواد قماشية بسيطة، وقد تم خياطته فعلياً ضمن الفريق البحثي.
وبحسب الباحثين، فإن التصميم لا يبدو تقنياً معقداً من الخارج، لكنه يوفر أداءً فعالاً يمكن أن يستفيد منه عدد كبير من المرضى.
تجربة سريرية مع مريض ALS
تم تطوير النظام بالتعاون مع مريض مصاب بمرض Amyotrophic Lateral Sclerosis، وهو مرض عصبي تدريجي يؤدي إلى فقدان التحكم بالعضلات.
في بداية التجربة، كان المريض يعاني من ضعف شديد في حركة اليد، لكنه كان لا يزال قادراً على تحريك مفصل الإبهام.
اعتمد الباحثون على أقوى الإشارات الصادرة من عضلات الإبهام لتشغيل القفاز عند محاولة الإمساك.
نتائج ملموسة خلال التجربة
أظهرت النتائج أن النظام تمكن من التعرف على نية المريض بشكل صحيح في 9 من كل 10 محاولات.
وبفضل القفاز، تمكن المريض من:
الإمساك بالشوكة لأول مرة منذ 4 سنوات
التقاط مكعبات صغيرة ووضعها في وعاء
أداء تمارين بسيطة لتحفيز حركة الإبهام عبر لعبة فيديو تفاعلية
كما تبين أن خمس دقائق فقط من التدريب كافية لتحسين القدرة على الإمساك بشكل ملحوظ.
تصريحات الباحثين
قال الباحث جون ناسور من معهد الأنظمة المعرفية إن القفاز يتميز بذكاء مزدوج:
فهو يجمع بين دقة التنبؤ بحركة المستخدم، ودعم ميكانيكي فعال للحركة نفسها.
كما أكد البروفيسور غوردون تشينغ أن التكلفة المنخفضة وسهولة التصنيع تجعل التقنية قابلة للتطبيق على نطاق واسع.
تطبيقات مستقبلية أوسع
أشار الباحثون إلى أنهم يعملون حالياً على تطوير التقنية لتناسب مرضى آخرين، مثل الناجين من السكتات الدماغية.
كما أوضح الدكتور توبياس فاختِر من Klinik Passauer Wolf أن هذه التقنية قد تفيد أيضاً مرضى الشلل الرخو وإصابات الأعصاب الطرفية الناتجة عن الحوادث.
