محققان پوست مصنوعی الکترونیکی اختراع کرده اند که دقیقاً همانند پوست واقعی نسبت به درد واکنش نشان می دهد و امکان پروتز بهتر، رباتیک هوشمندتر و انتخاب بهتری برای پیوند پوست را ایجاد کرده است.
نمونه اولیه این محصول توسط تیمی از دانشگاه RMIT ملبورن استرالیا ساخته شده که می تواند به صورت الکترونیکی همانند پوست انسان نسبت به درد پاسخ دهد.
این دستگاه پاسخ بازخورد لحظه ای بدن را تقلید می کند و می تواند نسبت به احساس درد با همان سرعتی که سیگنالهای عصبی به مغز می رسند، واکنش نشان دهد.
پروفسور Madhu Bhaskaran محقق ارشد می گوید: نمونه اولیه احساس درد پیشرفت چشمگیری به سمت فناوری های زیست پزشکی نسل جدید و رباتیک هوشمند بوده است.
همچنین پوست بزرگترین اندام حسی بدن انسان می باشد که دارای ویژگی های پیچیده ای برای ارسال سیگنالهای هشدار سریع هنگام آسیب دیدگی می باشد.
ما همه چیز را از طریق پوست حس می کنیم اما پاسخ درد ما در یک نقطه خاص شروع می شود، مثل زمانیکه به یک چیز خیلی گرم یا تیز دست می زنیم.
تا بحال هیچ فناوری الکترونیکی نتوانسته دقیقا همان احساس درد انسان را تقلید کند.
هنگامیکه فشار، گرما یا سرما به آستانه دردناک برسد، پوست مصنوعی جدید بلافاصله واکنش نشان می دهد.
این یک گام مهم به جلو در توسعه آینده سیستم های بازخورد پیچیده است که ما باید پروتزهای هوشمند و رباتیک هوشمند را ارائه دهیم.
نمونه های اولیه سنجش عملکرد پوست مصنوعی
این تیم تحقیقاتی علاوه بر نمونه اولیه احساس درد، دستگاه هایی با استفاده از الکترونیک کششی تولید کرده اند که می توانند تغییرات دما و فشار را حس کنند و به آنها پاسخ دهند.
همچنین Bhaskaran می گوید: سه نمونه اولیه برای ارائه ویژگی های اصلی قابلیت سنجش پوست به شکل الکترونیکی طراحی شده اند.
با توسعه بیشتر، پوست مصنوعی انعطاف پذیر همچنین می تواند گزینه ای در آینده برای پیوندهای پوستی غیر تهاجمی باشد، بطوریکه رویکرد سنتی قابل اجرا نیست یا عمل نمی کند.
Bhaskaran می گوید: ما برای ادغام این فناوری در برنامه های زیست پزشکی به توسعه بیشتری نیاز داریم، اما اصول اولیه ماندگاری و قابلیت کششی پوست بدن در این پوست مصنوعی الکترونیکی وجود دارد.
چگونه پوست الکترونیکی را تولید کنیم؟
تحقیقات جدید که در سیستم های هوشمند پیشرفته منتشر شده اند و به عنوان حق ثبت اختراع موقت ثبت شده اند، ترکیبی از سه فناوری است که قبلاً توسط تیم پیشگام ثبت شده بودند.
- الکترونیک انعطاف پذیر: ترکیبی از مواد اکسید با سیلیکون برای ارائه الکترونیکی شفاف، نشکن و پوشیدنی به نازکی یک برچسب می باشد.
- پوشش های واکنش پذیر دما: پوشش های خود اصلاح کننده 1000 برابر نازک تر از موی انسان مبتنی بر ماده ای که در پاسخ به گرما تغییر شکل می دهد.
- تقلید از حافظه مغز: سلول های حافظه الکترونیکی که از روش مغز برای یادآوری و حفظ اطلاعات قبلی استفاده می کنند.
عملکرد پوست مصنوعی الکترونیکی چگونه است؟
نمونه اولیه سنسور فشار، ترکیبی از وسایل الکترونیکی قابل کشش و سلولهای حافظه طولانی مدت است، سنسور گرما پوشش های واکنش پذیر دما و حافظه را با هم جمع می کند، در حالیکه سنسور درد هر سه فناوری را با هم ادغام می کند.
محقق دکترا Md Ataur Rahman می گوید: سلولهای حافظه در هر نمونه اولیه که باشند، هنگامیکه فشار، گرما یا درد به آستانه تعیین شده برسند، مسئول ایجاد پاسخ هستند.
وی می گوید: ما در اصل اولین سنسورهای الکترونیکی را ایجاد کرده ایم که همانند ویژگی های اصلی سیستم پیچیده سلولهای عصبی، مسیرهای عصبی و گیرنده های بدن که ادراک ما را از طریق محرکهای حسی دریافت می کنند، پاسخ می دهند.
هنگامیکه برخی از فناوری های موجود از سیگنالهای الکتریکی برای تقلید از سطوح مختلف درد استفاده کرده اند، این دستگاه های جدید می توانند در برابر فشار مکانیکی، دما و درد واقعی واکنش نشان دهند و پاسخ الکترونیکی مناسبی را ارائه دهند.
این مساله بدین معناست که پوست مصنوعی الکترونیکی، تفاوت بین آرام لمس کردن یک سوزن با انگشت دست یا برخورد تصادفی با آن را درک می کند. تمایز حیاتی که هرگز قبلاً به صورت الکترونیکی حاصل نشده است.
این تحقیق توسط شورای تحقیقات استرالیا پشتیبانی شد و در مرکز تحقیقات پیشرفته میکرو نانو RMIT برای ساخت نمونه سازی میکرو-نانو دستگاه انجام شد.
