پوست مصنوعی الکترونیکی می تواند لمس ، درد و گرما را حس کند

تیمی از محققان در دانشگاه RMIT پوست مصنوعی الکترونیکی ساخته اند که پاسخ بازخورد تقریباً فوری بدن انسان را تقلید می کند. و می تواند با همان سرعت نوری که سیگنال های عصبی به مغز می رسد به احساسات دردناک واکنش نشان دهد.

پوست بزرگترین اندام حسی انسان است که تمام بدن را می پوشاند.

هر ناحیه از پوست پر از حسگرهایی است که محرک های خارجی را شناسایی کرده و به طور فعال سطح چنین محرک هایی را اندازه گیری می کنند.

بازخورد حسی پوست نشان دهنده سلامتی است. به عنوان مثال، پین سوزن برای مطالعه پاسخ یک سیستم عصبی برای ارزیابی درجه فلج ناشی از آسیب عصبی استفاده می شود.

گیرنده‌های پوست مصنوعی که چنین توانایی بازخوردی را نشان می‌دهند، برای پیشرفت در مراقبت‌های بهداشتی و روباتیک هوشمند ضروری هستند.

چنین گیرنده‌هایی می‌توانند جایگزین گیرنده‌های آسیب‌دیده شوند، حس محرک‌های خاص را تقویت کنند. یا به‌عنوان مکانیزم بازخورد برای رابط‌های انسان و ماشین یا ماشین و ماشین عمل کنند.

پروفسور مادو باسکاران ، محقق در گروه تحقیقاتی مواد عملکردی و میکروسیستم ها و مرکز تحقیقات میکرو نانو در دانشگاه RMIT ، گفت: «نمونه اولیه حس کننده درد ما پیشرفت قابل توجهی به سمت فناوری های زیست پزشکی نسل بعدی و روباتیک هوشمند است.

پوست بزرگ‌ترین اندام حسی بدن ما است، با ویژگی‌های پیچیده‌ای که برای ارسال سیگنال‌های هشدار آتش‌سوزی سریع در هنگام آسیب‌دیدگی طراحی شده است.

ما همیشه چیزها را از طریق پوست حس می کنیم، اما پاسخ درد ما فقط در یک نقطه خاص شروع می شود، مانند زمانی که چیزی خیلی داغ یا خیلی تیز را لمس می کنیم.

هیچ فناوری الکترونیکی قادر به تقلید واقع بینانه از احساس درد انسان نبوده است.

هنگامی که فشار، گرما یا سرما به آستانه دردناکی برسد، پوست مصنوعی ما فوراً واکنش نشان می‌دهد.»

“این یک گام مهم رو به جلو در توسعه آینده سیستم های بازخورد پیچیده است . که ما برای ارائه پروتزهای واقعا هوشمند و رباتیک هوشمند به آن نیاز داریم.”

پروفسور باسکاران و همکارانش از سه فناوری در تحقیقات خود استفاده کردند:

(i) الکترونیک قابل کشش: ترکیب مواد اکسیدی با سیلیکون زیست سازگار برای ارائه لوازم الکترونیکی شفاف، نشکن و پوشیدنی به نازکی یک برچسب.

(2) پوشش‌های واکنش‌گر دما: پوشش‌های خود اصلاح‌شونده 1000 برابر نازک‌تر از موی انسان بر اساس ماده‌ای که در پاسخ به گرما تغییر شکل می‌دهد.

(iii) حافظه تقلید کننده مغز: سلول های حافظه الکترونیکی که روشی را تقلید می کنند که مغز از حافظه بلند مدت برای یادآوری و حفظ اطلاعات قبلی استفاده می کند.

نمونه اولیه حسگر فشار، الکترونیک قابل کشش و سلول‌های حافظه بلندمدت را ترکیب می‌کند. حسگر حرارتی پوشش‌های واکنش‌گر دما و حافظه را با هم ترکیب می‌کند، در حالی که حسگر درد هر سه فناوری را یکپارچه می‌کند.

دکتر آتاور رحمان ، نویسنده اول، همچنین از گروه تحقیقاتی مواد عملکردی و میکروسیستم‌ها و مرکز تحقیقات میکرو نانو در می‌گوید: «سلول‌های حافظه در هر نمونه اولیه مسئول ایجاد پاسخ زمانی بودند که فشار، گرما یا درد به آستانه تعیین‌شده رسید. دانشگاه RMIT

ما اساساً اولین حسگرهای جسمی الکترونیکی را ایجاد کرده‌ایم که ویژگی‌های کلیدی سیستم پیچیده سلول‌های عصبی، مسیرهای عصبی و گیرنده‌های بدن را که درک ما از محرک‌های حسی را هدایت می‌کنند، تکرار می‌کنند.

در حالی که برخی از فناوری‌های موجود از سیگنال‌های الکتریکی برای تقلید سطوح مختلف درد استفاده می‌کنند. این دستگاه‌های جدید می‌توانند به فشار، دما و درد مکانیکی واقعی واکنش نشان دهند و پاسخ الکترونیکی مناسب را ارائه دهند.»

این بدان معناست که پوست مصنوعی ما تفاوت بین لمس ملایم یک سنجاق با انگشت یا ضربه زدن تصادفی با آن را می‌داند – تمایز مهمی که قبلاً هرگز به صورت الکترونیکی به دست نیامده بود.