دانشمندان دریافتند

چگونه پوست الکترونیکی بسازیم؟ / حس لامسه با دستگاه الکترونیکی جدید

دانشمندان استرالیایی با طراحی یک دستگاه الکترونیکی جدید توانستند احساس درد در پوست انسان را بطور مصنوعی شبیه سازی کنند.

کد خبر: ۸۷۳۴۹۴

شنبه - ۱۵ شهريور ۱۳۹۹ / September 05, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان پوست مصنوعی الکترونیکی ایجاد کرده‌اند که مانند پوست واقعی به درد واکنش می‌دهد. این پوست مصنوعی راه را برای پروتز‌های بهتر، روباتیک هوشمندتر و گزینه‌ها غیرتهاجمی پیوند پوست باز می‌کند.

نمونه اولیه این دستگاه توسط تیمی از موسسه سلطنتی فناوری ملبورن استرالیا ساخته شده و می‌تواند بصورت الکترونیکی نحوه احساس درد در پوست انسان را تکرار کند. این دستگاه پاسخ فوری بدن را تقلید کرده و می‌تواند به همان سرعتی که سیگنال‌های عصبی مغز عمل می‌کنند، به احساس درد واکنش نشان دهد.

پروفسور باسکران سرپرست این تحقیق گفت که نمونه اولیه حسگر درد، پیشرفت چشمگیری به سمت فناوری‌های زیست‌ پزشکی نسل بعدی و روباتیک هوشمند است.

باسکران بیان کرد: «پوست بزرگ‌ترین اندام حسی بدن است؛ با ویژگی‌های پیچیده‌ای که برای ارسال سریع سیگنال‌های هشدار در هنگام آسیب طراحی شده است. ما همه چیز را از طریق پوست احساس می‌کنیم، اما پاسخ درد فقط از یک نقطه خاص شروع می‌شود، مانند وقتی که اشیا خیلی گرم یا خیلی تیز را لمس کنیم.» تا کنون هیچ فناوری الکترونیکی نتوانسته است احساس انسان را تقلید کند.

هنگامی که فشار، گرما یا سرما به آستانه درد برسد، پوست مصنوعی بلافاصله واکنش نشان می‌دهد. این یک گام حیاتی در توسعه سیستم‌های عکس‌العملی پیچیده است که برای ارائه پروتز‌ها و رباتیک‌های هوشمند نیاز است.

این تیم تحقیقاتی علاوه بر نمونه اولیه احساس درد، دستگاه‌هایی با استفاده از الکترونیک کشسان تولید کرده‌اند که می‌توانند تغییرات دما و فشار را حس کرده و به آن‌ها پاسخ دهند. با پیشرفت بیشتر، پوست مصنوعی انعطاف‌پذیر می‌تواند گزینه مناسبی برای پیوند‌های پوستی غیرتهاجمی و غیرسنتی باشد.

تحقیقات جدید منتشر شده ترکیبی از سه فناوری که قبلا توسط تیم پیشگام در این مسیر ثبت شده بودند را ارائه می‌دهد:
الکترونیک کشسان: ترکیب مواد اکسید با سیلیکون زیست سازگار برای ارائه الکترونیکی شفاف، نشکن و قابل حمل به نازکی یک برچسب.

پوشش‌های انفعالی دما: پوشش‌های خود اصلاح کننده‌ ۱۰۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان بر پایه موادی که در پاسخ به گرما تغییر شکل می‌دهند.

حافظه تقلید از مغز: سلول‌های حافظه‌دار الکترونیکی که از روشی که مغز برای یادآوری خاطرات بلند مدت و حفظ اطلاعات قبلی استفاده می‌کند، تقلید کرده است.

نمونه اولیه، سنسور فشار، الکترونیک کشسان و سلول‌های جافظه‌دار طولانی مدت را با هم ترکیب می‌کند، سنسور گرما پوشش انفعال دمایی و حافظه را کنار هم قرار می‌دهد، اما سنسور درد هر سه فناوری را با هم ادغام می‌کند.

دکتر عطاور رحمان، محقق دکتری گفت: «در هر نمونه اولیه هنگامی که فشار، گرما یا درد به آستانه تعیین شده رسیدند، سلول‌های حافظه‌دار باعث ایجاد پاسخ شدند. ما اساساً اولین حسگر‌های هوشمند الکترونیکی را ایجاد کرده‌ایم که ویژگی‌های اصلی سیستم پیچیده عصبی و گیرنده‌های بدن که درک ما از محرک‌های حسی را تحریک می‌کنند، شبیه‌سازی می‌کنند. در حالی که برخی از فن‌آوری‌های موجود از سیگنال‌های الکتریکی برای تقلید سطوح مختلف درد استفاده می‌کنند، این دستگاه‌های جدید می‌توانند در برابر فشار مکانیکی، دما و درد واقعی واکنش نشان داده و پاسخ الکترونیکی مناسبی را ارائه دهند. این بدان معناست که پوست مصنوعی ما تفاوت بین لمس آرام با سرانگشت یا ضربه با تیزی چاقو را تشخیص می‌دهد. تشخیص این تفاوت بسیار مهم است و هرگز قبل از این بصورت الکترونیکی حاصل نشده است.»