توسعه اعضای بدن مصنوعی با حس لامسه واقعی

به گزارش پایگاه خبری پژوهندگان عصر، محققان دانشگاه آرهوس به رهبری رسول طبسیان موفق به طراحی یک حسگر نرم و مبتنی بر آب شور شده‌اند که توانایی تبدیل لمس به سیگنال‌های الکتریکی را با الهام از مکانیسم‌های سلول‌های حسگر بدن دارد. این نوآوری می‌تواند زمینه‌ساز توسعه پروتزهایی باشد که به‌طور مستقیم با سیستم عصبی ارتباط برقرار می‌کنند.

این حسگر به اندازه یک عدس طراحی شده و از ذرات باردار الکتریکی موجود در آب نمک برای تولید سیگنال در زمان لمس استفاده می‌کند. هدف از این تحقیق، تقلید از مکانیسم تبدیل فشار مکانیکی در بدن انسان به فعالیت فیزیکی است که توسط سیستم عصبی قابل تفسیر است. بر خلاف حسگرهای لمسی معمول که فشار را ردیابی و سیگنال الکتریکی را از طریق مکانیزم‌های مختلف تولید می‌کنند، این دستگاه جدید سعی دارد فرآیند بنیادین موجود در سلول‌های حسگری زیستی را شبیه‌سازی کند.

پژوهشگران این حسگر را با استفاده از روش‌های میکروساخت در اتاق تمیز دانشگاه تولید کرده‌اند. این حسگر از ماده‌ای نرم و مشابه سیلیکون ساخته شده و درون آن محفظه‌های بسیار کوچکی وجود دارد که از طریق یک کانال میکروسکوپی پرشده با آب شور به یکدیگر متصل هستند. هنگامی که حسگر تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، حرکت مایع و ذرات باردار الکتریکی درون آن باعث تغییر در تعادل الکتریکی می‌شود و در نتیجه، یک پتانسیل الکتریکی ضعیف ایجاد می‌کند. این فرآیند مشابه واکنش سلول‌های حسی پوست انسان به فشار است.

در بدن انسان، نیروهای مکانیکی باعث باز شدن کانال‌هایی در غشای سلول‌های حسی می‌شوند و به یون‌های باردار اجازه می‌دهند تا جریان پیدا کنند. این جریان، سیگنال‌های الکتریکی را تولید می‌کند که از طریق سیستم عصبی منتقل می‌شوند. محققان حسگر را به نوک انگشت یک دست مصنوعی نرم متصل کرده‌اند تا بتواند تشخیص دهد که چه زمانی فردی انگشت مصنوعی را لمس می‌کند. نمونه اولیه فعلی حتی قادر است نبض یک رگ خونی در مچ دست را نیز شناسایی کند.

خروجی الکتریکی حسگر می‌تواند با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی اندازه‌گیری شود و این نشان می‌دهد که دستگاه توانایی واکنش به محرک‌های مکانیکی بسیار ظریف را نیز دارد.