Đi Một Ngày Đàng . . .: BƯỚC ĐỘT PHÁ MỚI TRONG VIỆC CHẾ TẠO CHÂN GIẢ ĐIỀU KHIỂN BẰNG Ý NGHĨ TIỀM THỨC

Thứ Tư, 27 tháng 5, 2015

BƯỚC ĐỘT PHÁ MỚI TRONG VIỆC CHẾ TẠO CHÂN GIẢ ĐIỀU KHIỂN BẰNG Ý NGHĨ TIỀM THỨC

Hãng kỹ thuật cơ khí y sinh Össur tuyên bố đã phát triển thành công chiếc chân giả có thể điều khiển bằng ý nghĩ. Công nghệ này sử dụng các cảm biến tích cấy ghép trong cơ thể người, nhận tín hiệu tiềm thức từ não, truyền qua kết nối không dây tới máy tính trong chân giả, cho phép điều khiển nó theo thời gian thực. Bằng hệ thống này, người khuyết tật có thể phục hồi lại khả năng hoạt động, phản ứng một cách tự nhiên, nhanh chóng và chân thật hơn.

Từ cuối những năm 1960, người ta đã tìm được cách dùng các cảm biến thu thập xung điện từ cơ bắp để điều khiên tay chân giả. Tuy nhiên công nghệ này vẫn tồn đọng hạn chế nghiêm trọng: Xung điện cảm biến thu thập được không chỉ đến từ 1 cơ mà là rất nhiều cơ. Điều này khiến cho hiệu suất hoạt động suy giảm, đòi hỏi người dùng phải mất rất nhiều thời gian tập luyện để làm quen và điều khiển chi giả theo ý muốn. Do đó, không ít người khuyết tật đã từ chối giải pháp dùng chân tay giả chỉ vì không thể vượt qua những khó khăn trong quá trình "học sử dụng".

Chiếc chân giả áp dụng công nghệ điều khiển bằng ý nghĩ tiềm thức do Össur phát triển đang được sử dụng bởi một tình nguyện viên trong thử nghiệm

Tiếp theo, người ta đề xuất giải pháp ưu việt hơn để tăng độ chính xác cho cảm biến là suy nghĩ để điều khiển. Cách tiếp cận này đã được thực hiện thành công đối với chi trên và thậm chí là được dùng để điều khiển bàn tay nhân tạo. Tuy nhiên, nghịch lý ở đây là lại không thể áp dụng đối với chi dưới. Nguyên nhân là do chi trên được điều khiển bằng ý thức nhiều hơn so với bên dưới. Chúng ta sử dụng cánh tay và bàn tay để thực hiện nhiều động tác khác nhau từ đơn giản đến phức tạp. Ngược lại, chúng ta chỉ sử dụng chân để di chuyển nên chùng ta cũng ít mất nhiều ý thức để điều khiên nó. Về cơ bản, chân cần tự điều khiển bằng các phản xạ kích hoạt bởi tủy sống hơn là nhận lệnh trực tiếp từ não bộ.

Thí dụ, chúng ta có thể mang tất vào chân mà không nhận thức được những chuỗi chuyển động phức tạp do chân và cổ chân thực hiện. Khi đó, các bộ phận này chỉ đơn giản là thực hiện những hành động mà nó phải làm và dù không cần sự điều khiển từ não, nhưng chi dưới vẫn có thể thực hiện nhiều động tác phức tạp khác, như leo lên bậc thang chẳng hạn. Dựa trên nguyên lý này, công nghệ dùng ý nghĩ để điều khiển chân giả được thiết kế để tương thích với nhiều mức độ khuyết tật khác nhau, từ bàn chân, đầu gối cho tới cả cẳng chân. Các bộ phận giả này được "thông minh hóa" bằng hệ thống cảm biến và máy tính, cho phép nó có thể tự học theo thời gian thực và tự điều chỉnh để phù hợp với dáng đi, tốc độ của người dùng và điều kiện địa hình thực tế.

Các cảm biến IMES sẽ được cấy ghép chính xác vào cơ bắp tại vị trí chi bị mất, kết hợp với bộ thu ở bên ngoài để thu thập xung điện và truyền về máy tính trung tâm trong chi giả

Thành phần chính của hệ thống là bộ cảm biến cấy ghép Implanted MyoElectric Sensors (IMES) do quỹ Alfred Mann phát triển. IMES có kích cỡ 1 que diêm và sẽ được cấy ghép vào vị trí của chi bị mất. Trong khi đó, một bộ thu dạng sợi xoắn ốc nằm trong phần đầu nắp chụp của chi giả sẽ thu thập xung điện và truyền không dây về hệ thống máy tính trung tâm. Cùng với nhau, IMES và chân giả sẽ tạo thành một hệ thống điều khiển bằng cột sống nhân tạo. Thay vì người đeo sử dụng ý thức để điều khiển chuyển động của chân, họ sẽ gởi các lệnh trong tiềm thức để chi giả và bằng cách này, chuyển động sẽ được thực hiện. Để dễ hình dung, các bạn có thể xem thêm video mô tả hoạt động của hệ thống tại đây.

Hệ thống có thể tự điều chỉnh tốc độ, tư thế cho phù hợp với dáng đi của ngươi dùng và điều kiện địa hình thực tế

Người dẫn đầu dự án chân giả điều khiển bằng ý nghĩ Thorvaldur Ingvarsson cho biết: "Công nghệ này giúp những trải nghiệm của người dùng với chi giả trở nên thân thiện hơn và nó thật sự trở thành một phần trong cơ thể họ. Chi giả có thể phản xạ vật lý ngay lập tức theo ý muốn của người dùng. Họ không cần phải suy nghĩ về chuyển động muốn thực hiện bởi lẽ những phản xạ trong tiềm thức của họ sẽ được tự động chuyển thành xung điện, và dựa vào đó, chân giả sẽ đáp ứng ngay lập tức."

Hiện tại đã có 2 tình nguyện viên đã được cấy ghép công nghệ trên và theo dõi trong suốt 1 năm qua. Đây là một phần trong quá trình thử nghiệm lâm sàng trên người. Kết quả cho thấy cả 2 đều rất hài lòng với công nghệ này và muốn tiếp tục được sử dụng. Jon Sigurdsson, chủ tịch và CEO của Össur cho biết: "Chân giả điều khiển bằng ý nghĩ là một đột phá lớn về mặt lâm sàng trong sự phát triển của công nghệ Bionic. Bằng cách đáp ứng các suy nghĩ, không chỉ có chủ ý mà còn trong tiềm thức, những chiếc chi giả sẽ ngày càng trở nên gắn kết với người dùng, cho họ cảm giác như đó là một phần của cơ thể họ vậy."

Tham khảo PS, Össur