نین سیستمی می‌تواند به بسیاری از مردم سراسر جهان که با اندام پروتزی زندگی می کنند، اجازه دهد تا حس را در اعضای مصنوعی بدن خود درک کنند.
به گفته ژنان بائو، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه استنفورد که رهبری تیم تحقیقاتی 17 نفره را بر عهده دارد، این نخستین بار است که یک ماده انعطاف‌پذیر شبیه پوست، قادر به تشخیص فشار و همچنین انتقال سیگنال به یک جزء از سیستم عصبی است.
نقطه عطف این روش، یک ساختار پلاستیکی دو لایه است: لایه بالایی که یک مکانیسم سنجش را ایجاد می‌کند و لایه پایینی که به عنوان یک مدار برای حمل و نقل سیگنال‌های الکتریکی و ترجمه آنها به محرک‌های بیوشیمیایی سازگار با سلول‌های عصبی عمل می‌کند.
برای لایه بالایی، گروه بائو ترکیب لاستیک و پلاستیک با میلیاردها نانوله کربنی را برای ساخت یک حسگر پلاستیکی ترکیب کردند که از پوست انسان تقلید کرده و اطلاعات فشار را به عنوان پالس‌های کوتاه الکتریکی ، شبیه به کد مورس به مغز انتقال می‌دهد.
محققان سپس این مکانیسم حس فشار را به لایه دوم پوست مصنوعی متصل کردند که شامل یک مدار الکترونیکی منعطف با قابلیت انتقال پالس‌ها برق به سلول‌های عصبی است.
یکی از چالش‌های محققان، اثبات قابل تشخیص بودن سیگنال‌های الکترونیکی توسط یک نورون زیستی بود.
این گروه با استفاده از روشی به نام اپتوژنیک (استفاده از نور برای کنترل سلول‌های زنده در بافت)، یک رشته از سلول‌های مغز موش را برای شبیه‌سازی بخشی از سیستم عصبی انسان مهندسی کردند.
محققان در آزمایشات خود، سیگنال‌های فشار الکترونیکی پوست مصنوعی را به پالس‌های نور ترجمه کردند که سلول‌های مغز را فعال می‌کنند و ثابت کردند که پوست مصنوعی می‌تواند خروجی حسی سازگار با سلول‌های عصبی تولید کند.
به گفته بائو، اپتوژنتیک تنها به عنوان اثبات تجربی این مفهوم مورد استفاده قرار گرفته و روش‌های دیگر تحریک اعصاب به احتمال زیاد در دستگاه‌های پروتز واقعی استفاده خواهند شد.
شش نوع مکانیسم سنجش زیستی در دست انسان وجود دارد که لمس، درجه حرارت و درد از جمله آنها است، اما این تحقیق جدید فقط اجازه تشخیص میزان فشار وارده را به پوست پلاستیکی داده است.
در نهایت، بائو قصد دارد به توسعه حسگر‌های مختلف برای شبیه‌سازی توانایی تشخیص پارچه مخمل نخی راه راه از ابریشم یا یک لیوان آب سرد از فنجان قهوه داغ بپردازد.
۵۴۵۴
نظر شما