Cerrahi olarak uzuv kesilmesi sonucu protez uzuvlar kullanmak zorunda olan insanlar için en büyük zorluklardan biri bu protezleri eklemleri ve kas yapılarıyla uyumlu olacak bir şekilde kontrol etmek. Biyonik protezlerde protezin kendisini kontrol ederek doğal bir uzuv gibi hareket etmesini sağlamak için denenen en bilindik yol elektromiyografiyi (EMG) kullanmak. Ancak bu durumda uzuvlarda sınırlı bir kontrol sağlıyor. MIT Media Lab çatısı altındaki araştırmacılar tarafından geliştirilen mıknatıslar ise protez uzuvların daha hassas kontrolünü sağlayabiliyor.
Protez uzuvların için çok daha iyi ve hassas kontrol
EMG’ye dayalı kontrol kullanıldığı zaman kasın ne yapacağı beyin tarafından iletiliyor ama kasın gerçekte ne yaptığı tespit edilemiyor. Araştırmacıların magnetomicrometry (MM) adını verdiği bu sistemde ise sensörler kasların hareketini ölçerek buna göre hassas bir kontrol sağlıyor.
Sistem, her bir kasın konumunu doğru ve hızlı bir şekilde ölçmek ve buna göre hareket etmesini sağlamak için küçük mıknatıslar kullanıyor. Araştırmacılar, amputasyon bölgesinin yakınındaki kas dokusuna küçük manyetik boncuklar enjekte ediyor. Bu mıknatıslar ayağın ya da herhangi bir uzvun hareketi sonrası ona bağlı kasın hareketini ve uzunluğunu doğru bir şekilde ölçerek geri bildirim gönderiyor. Bu sayede biyonik protezlerde daha hızlı ve doğru bir kontrol sağlanıyor.
Yaklaşık 3 milimtere çapındaki boncuk şeklindeki mıknatıslar kasların üzerinde 3 santimetre arayla yerleştiriliyor. Mıknatıslar, bu mesafeden daha kısa aralıklarla yerleştirildiğinde birbirlerine doğru hareket etme eğiliminde oldukları için birbirlerine en fazla bu kadar yaklaştırılabiliyor.
Mıknatısların hızlı takibi için tasarlanan algoritma sistemin geliştirilmesine yardımcı oldu
İki yıl önce MIT Media Lab’den Hugh Herr ve Cameron Taylor’ın çalışması sonrası mıknatısların yüksek hızlı takibi için bir algoritma tasarlandı. Bu algoritmanın artırılmış gerçeklik, robotik ve protez kontrolü için yapılacak çalışmalarda etkili olabileceği söyleniyordu. Bu çalışmada manyetik alan sensörüyle izlenen mıknatısların konumu ve yönelimi hızlı bir geri bildirimle hesaplanabiliyor.
İşte bu algoritma sayesinde mıknatıslar protez uzuvların daha iyi kontrol edilmesi için kullanılabiliyor. Sensörler sayesinde vücuda gömülen küçük mıknatısların konumunun belirlenmesi için gereken süre oldukça azaltılıyor (birkaç milisaniyede geri bildirim alınıyor). Bu sayede protezleri kontrol etmek için MM kullanılmasının önündeki en büyük engel de kalkmış oluyor.
Doktora sonrası araştırmacı Cameron Taylor tarafından yürütülen çalışmada, MIT doktora sonrası araştırmacısı Shriya Srinivasan, MIT yüksek lisans öğrencisi Seong Ho Yeon, Brown Üniversitesi ekoloji ve evrimsel biyoloji profesörü Thomas Roberts ve Brown doktora sonrası araştırmacısı Mary Kate O’Donnell yer alıyor.
Bu teknik şu anda hayvanlar üzerinde denendi. Hayvanlarda hızlı ve doğru kas ölçümlerinin sağlanabildiği açıklandı. Araştırmacılar birkaç yıl içinde insanlar üzerinde de küçük çalışmalar yapmayı planlıyor. Çalışmaların sonunda protez uzuvları kontrol etmek için bu minik mıknatısları cildin yüzeyine, protezin dışına hatta giysilerin üzerine yerleştirilmesi de mümkün olabilir.
Görsel: YouTube, MIT Madia Lab 1, 2
