ابتكار جلد إلكتروني اصطناعي يحاكي الجلد الحقيقي ويخاطب الدماغ
علوم و تكنولوجيا
ابتكار جلد إلكتروني اصطناعي يحاكي الجلد الحقيقي ويخاطب الدماغ
21 أيار 2023 , 10:57 ص

تمكن علماء من ابتكار جلد إلكتروني اصطناعي يحاكي الخصائص الفريدة للجلد الحقيقي.

حيث يمكن للمستقبلات الميكانيكية في جلد الإنسان أن تستشعر المنبهات الخارجية ذات الوزن الرقيق كما للفراشة، وحرارة اللهب القريب أو برودة المشروب البارد، وتفهم ما إذا كانت اليد مرفوعة بقبضة أو بعلامة سلام، وتحسب نبض شخص ما باللمس.

ابتكار جلد إلكتروني صناعي

استطاع باحثون في جامعة ستانفورد من تصميم جلد إلكتروني صناعي من مواد ناعمة ومرنة تحاكي كل من هذه الحواس في طبقة واحدة من مواد تشبه الجلد يمكنها التواصل مباشرة مع الدماغ.

كيف يتواصل الجلد الإلكتروني مع الدماغ

أنتج الباحثون دوائر ناعمة متكاملة تحول الضغط أو درجة الحرارة المحسوسة إلى إشارات كهربائية مشابهة للنبضات العصبية للتواصل مع الدماغ بدلا من إلكترونيات صلبة تحول الإشارة المحسوسة إلى نبضات كهربائية يمكن للدماغ قراءتها.

واخترع الفريق بنية عازلة ثلاثية الطبقات ساعدت على زيادة حركة ناقلات الشحنة الكهربائية بمقدار 30 مرة مقارنة بالعوازل أحادية الطبقة، ما يسمح للدوائر بالعمل بجهد منخفض. ومن المثير للاهتمام أن إحدى طبقات الطبقة الثلاثية هي النتريل، وهو نفس المطاط المستخدم في القفازات الجراحية.

وتتكون غالبية الجلد الإلكتروني من عدة طبقات من المواد الشبيهة بالجلد. وتتكامل في كل طبقة شبكات من الهياكل النانوية العضوية التي تنقل الإشارات الكهربائية حتى عند التمدد. ويمكن تصميم هذه الشبكات لاستشعار الضغط ودرجة الحرارة والضغط والمواد الكيميائية.

وكل مدخلات حسية لها دارة متكاملة خاصة بها. وبعد ذلك، يجب تجميع جميع الطبقات الحسية المختلفة معا في مادة متجانسة واحدة لا تنفصل أو تمزق أو تفقد الوظيفة الكهربائية.

أهمية الابتكار الجديد 

ويأمل الباحثون يوما ما أن يتم توجيه هذه الإشارات إلى شرائح اتصال لاسلكية مزروعة في العصب المحيطي للسماح لمبتوري الأطراف بالتحكم في الأطراف الصناعية. وقد تشمل الاستخدامات المحتملة الأخرى الأجهزة الطبية الحديثة القابلة للزرع أو القابلة للارتداء.

وسيكون الجلد الاصطناعي أمرا بالغ الأهمية بالنسبة للأطراف الصناعية في العصر الجديد التي لا تستعيد فقط الحركة والوظائف، مثل الإمساك، ولكنها توفر أيضا ردود فعل حسية (استقبال الحس العميق) التي تساعد المستخدم على التحكم في الجهاز بدقة. ليس ذلك فحسب، بل يجب أن تتمدد مادة الجلد الحسية نفسها وتعود دون توقف، مرارا وتكرارا، مع عدم فقد خصائصها الكهربائية التي تشبه الأعصاب أبدا.

والجدير ذكره أن هذا الجلد الإلكتروني الجديد يعمل بجهد 5 فولت فقط ويمكنه اكتشاف منبهات مشابهة للبشرة الحقيقية".

ميزات الجلد الإلكتروني الجديد

وهذا النظام هو الأول الذي يجمع بين الاستشعار وجميع الميزات الكهربائية والميكانيكية المرغوبة لجلد الإنسان في شكل ناعم ومتين يمكن استخدامه في الجيل التالي من جلود الأطراف الاصطناعية والواجهات المبتكرة بين الإنسان والآلة لتوفير إحساس باللمس يشبه الإنسان.

المصدر: ميديكال إكسبريس