ساخت پوست هوشمند با قابلیت های حسی پوست طبیعی! - وبلاگ 8 شارژ

به گزارش خبرنگاران، برخلاف پوست های هوشمند ساخته شده از پلاستیک و فلز، هیدروژل ها نرمی پوست طبیعی تری را دارند. این ویژگی حس طبیعی تری به بازوی مصنوعی یا دست رباتی که روی آن نصب شده است، می دهد و پوشیدن آن ها را راحت می نماید. هیدروژل ها می توانند هنگام لمس ولتاژ ایجاد نمایند؛ دانشمندان هنوز متوجه چگونگی این موضوع نشده اند.

تیمی از محققان در UBC یک آزمایش منحصر به فرد را به این منظور طراحی کردند. یوتا سرپرست تیم تحقیق، می گوید: نحوه کار حسگر های هیدروژل به این صورت است که در واکنش به محرک ها، مانند فشار یا لمس، ولتاژ و جریان فراوری می نمایند؛ چیزی که ما آن را پیزویونی می نامیم. اما ما دقیقاً نمی دانستیم این ولتاژ ها چگونه فراوری می شوند. دوباشی کار روی این موضوع را به عنوان بخشی از پروژه کارشناسی ارشد خود در مهندسی زیست پزشکی در UBC شروع کرد. او تحت نظارت دکتر جان مدن، محقق UBC، حسگر های هیدروژل حاوی نمک هایی با یون های مثبت و منفی در مقدار های مختلف را ابداع کرد.

او و همکارانش در دپارتمان های فیزیک و شیمی UBC از میدان های مغناطیسی برای ردیابی دقیق نحوه حرکت یون ها در هنگام اعمال فشار به حسگر استفاده کردند. پس از اعمال فشار بر روی ژل، یون های مایع با سرعت های مختلفی پخش می شوند و یک سیگنال الکتریکی ایجاد می نمایند. یون های مثبت که تمایل به کوچک تر بودن دارند، سریع تر از یون های بزرگ تر و منفی حرکت می نمایند. توزیعی که یک میدان الکتریکی ایجاد می نماید، باعث می گردد یک حسگر پیزویونی کار کند. محققان می گویند این دانش تازه تأیید می نماید که هیدروژل ها به روشی مشابه نحوه تشخیص فشار به وسیله انسان ها عمل می نمایند و بعلاوه به وسیله حرکت یون ها در پاسخ به فشار، کاربرد های تازهی برای پوست های یونی ایجاد می نمایند.

دکتر مدن می گوید: یک کاربرد مهم، ایجاد حسگر هایی است که مستقیماً با سلول ها و سیستم عصبی تعامل دارند، زیرا ولتاژها، جریان ها و زمان های پاسخ مانند غشای سلولی است. زمانی که حسگر خود را به یک عصب متصل می کنیم، سیگنالی در عصب فراوری می نماید. عصب نیز به نوبه خود انقباض عضلانی را فعال می نماید. یک بازوی مصنوعی پوشیده از یک پوست یونی را تصور کنید. پوست یک شیء را به وسیله لمس یا فشار حس می نماید، آن اطلاعات را به وسیله اعصاب به مغز منتقل می نماید و سپس مغز موتور های مورد احتیاج برای بلند کردن یا نگه داشتن آن جسم را فعال می نماید. توسعه پوست حسگر به همراه رابط اعصاب با استفاده از این رابطه بیونیک قابل تصور است.

یکی دیگر از کاربرد های پوست یونی، سنسور هیدروژل نرم است که بر روی پوست پوشیده می گردد و می تواند علائم حیاتی بیمار را تحت نظر داشته باشد. می توان آینده ای را تصور کرد که در آن از یونترونیک ژله مانند برای ایمپلنت های بدن استفاده گردد. مفاصل مصنوعی را می توان بدون ترس از رد شدن در داخل بدن انسان کاشت. دستگاه های یونی را می توان به عنوان بخشی از غضروف مصنوعی زانو به همراه حسگر های هوشمند استفاده کرد. به عنوان مثال، یک ایمپلنت ژل پیزویونیک ممکن است دارو ها را بر اساس مقدار فشاری که احساس می نماید، آزاد کند. دکتر مدن اضافه کرد که بازار پوست های هوشمند در سال 2019 حدود 4.5 میلیارد دلار تخمین زده می گردد و همچنان نیز به رشد خود ادامه می دهد. پوست های هوشمند را می توان در لباس ادغام کرد یا مستقیماً روی پوست قرار داد و پوست های یونی یکی از فناوری هایی هستند که می توانند این رشد را بیشتر نمایند.

منبع: techxplore