پوست الکترونیکی نرمی که حس لامسه را تقلید می‌کند

محققان یک پوست الکترونیکی ابداع کرده‌اند که می‌تواند همان فرآیندی را تقلید کند که باعث می‌شود انگشت، پا یا اندام در هنگام ضربه زدن یا سوختن حرکت کنند.

این فناوری می‌تواند منجر به توسعه پوششی برای اندام‌های مصنوعی شود که به پوشندگان آن حس لامسه می‌دهد یا به بازگرداندن حس در افرادی که پوستشان آسیب دیده است، کمک کند.

پوست الکترونیکی در آزمایشگاه مهندس شیمی ژنان بائو در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا ساخته شد.

تیم او مدت‌ها است که تلاش می‌کند پوست مصنوعی نرم و انعطاف‌پذیری بسازد که می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی را به مغز منتقل کند تا به کاربر اجازه دهد فشار یا تغییرات دما را «احساس» کند.

آخرین مطالعه در این زمینه یک حسگر نازک و قابل انعطاف را توصیف می‌کند که می‌تواند سیگنالی را به بخشی از قشر حرکتی در مغز موش منتقل کند که باعث می‌شود پای حیوان هنگام فشار دادن یا فشردن پوست الکترونیکی منقبض شود.

بائو گفت: این پوسته الکترونیکی کنونی واقعا تمام ویژگی‌هایی را دارد که ما آرزویش را داشتیم. ما مدت زیادی است که در مورد آن صحبت می‌کنیم.

در پوست سالم، گیرنده‌های مکانیکی اطلاعات را حس کرده و آن را به پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که از طریق سیستم عصبی به مغز منتقل می‌شود. برای تکرار این حس، یک پوست الکترونیکی به حسگر‌ها و مدار‌های مجتمع نیاز دارد که معمولا از نیمه هادی‌های سفت و سخت ساخته می‌شوند. سیستم‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر در حال حاضر در دسترس هستند، اما معمولا تنها در ولتاژ‌های بالا کار می‌کنند که برای دستگاه‌های پوشیدنی ناامن است.

برای ساخت یک پوست الکترونیکی کاملا نرم، تیم بائو پلیمر انعطاف پذیری را برای استفاده به عنوان دی الکتریک توسعه دادند، لایه نازکی در یک دستگاه نیمه هادی که قدرت سیگنال و ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی دستگاه را تعیین می‌کند؛ سپس محققان از دی الکتریک برای ساخت آرایه‌های کشسان و انعطاف‌پذیر ترانزیستور‌ها استفاده کردند که در یک حسگر نازک و نرم مانند پوست ترکیب شدند.

سنسور می‌تواند تغییرات فیزیکی مانند فشار اعمال شده یا تغییر دما را به یک پالس الکتریکی تبدیل کند؛ این تیم همچنین دستگاهی ساخت که می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی را از اعصاب به ماهیچه‌ها منتقل و اتصالات موجود در سیستم عصبی به نام سیناپس را تقلید کند.

گروه بائو این سیستم را روی یک موش آزمایش کردند. پوست از طریق یک سیم به قشر حسی جسمی موش، بخشی از مغز که مسئول پردازش احساسات فیزیکی است، متصل شد. هنگامی که پوست الکترونیکی با لمس فعال شد، یک سیگنال الکتریکی به مغز ارسال کرد که از طریق سیناپس مصنوعی به عصب سیاتیک در پای حیوان منتقل و باعث انقباض اندام شد.

این نوع پوست الکترونیکی را می‌توان در افرادی که صدمات عمده‌ای متحمل شده‌اند یا دارای اختلالات حسی هستند، استفاده کرد. محققان امیدوارند یک سیستم کمتر تهاجمی ایجاد کنند.

در حال حاضر، پوست الکترونیکی هنوز باید به یک منبع برق خارجی متصل شود، اما بائو امیدوار است در نهایت یک دستگاه بی‌سیم توسعه دهد. او معتقد است داشتن پوستی که تمام انگشتان دست را بپوشاند و به لمس، دما و فشار پاسخ دهد، به رشد بسیار بیشتری نیاز دارد.

منبع: scientificamerican