توسعه اعضای بدن مصنوعی با قابلیت تجربه حس لامسه

به گزارش خبرنگار پژوهندگان عصر،محققان دانشگاه آرهوس به رهبری رسول طبسیان یک حسگر نرم و مبتنی بر آب شور ابداع کرده اند که لمس را با استفاده از مکانیسمی که از سلول های حسگر بدن الهام گرفته شده به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. به این ترتیب زمینه برای توسعه پروتزهایی فراهم می شود که به طور مستقیم با سیستم عصبی ارتباط برقرار می کنند.

این حسگر به اندازه یک عدس است و از ذرات باردار الکتریکی که در آب نمک حرکت می کنند برای تولید سیگنال در هنگام لمس شدن استفاده می کند.

این تحقیق با هدف تقلید از شیوه مکانیسم تبدیل فشار مکانیکی بدن انسان به فعالیت فیزیکی که سیستم عصبی قادر به تفسیر آن است، انجام شد.

برخلاف حسگرهای لمس معمول که فشار را ردیابی و سیگنال الکتریکی را از طرق مکانسیم های مختلف تولید می کنند، دستگاه جدید سعی در تقلید فرایند بنیادین موجود در سلول های حسگری زیستی دارد.

پژوهشگران این حسگر را با استفاده از روش‌های میکروساخت در اتاق تمیز دانشگاه تولید کردند. این حسگر از ماده‌ای نرم و شبیه سیلیکون ساخته شده و درون آن محفظه‌های بسیار کوچکی وجود دارد که از طریق یک کانال میکروسکوپیِ پرشده با آب شور به یکدیگر متصل هستند.

وقتی حسگر تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، حرکت مایع و ذرات دارای بار الکتریکیِ موجود در آن باعث تغییر در تعادل الکتریکی می‌شود و در نتیجه، یک پتانسیل الکتریکی ضعیف ایجاد می‌کند.

این فرایند شبیه نحوه واکنش سلول‌های حسی پوست انسان به فشار است. در بدن، نیروهای مکانیکی باعث باز شدن کانال‌هایی در غشای سلول‌های حسی می‌شوند و به یون‌های دارای بار الکتریکی اجازه می‌دهند جریان پیدا کنند. این جریان، سیگنال‌های الکتریکی ایجاد می‌کند که از طریق سیستم عصبی منتقل می‌شوند.

محققان حسگر را طوری به نوک انگشت یک دست مصنوعی نرم متصل کردند که قادر به تشخیص آن بود که چه زمانی فردی انگشت مصنوعی را لمس می‌کند.

نمونه اولیه فعلی حتی می‌تواند نبض یک رگ خونی در مچ دست را نیز تشخیص دهد. خروجی الکتریکی حسگر را می‌توان با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی اندازه‌گیری کرد و همین امرنشان می‌دهد دستگاه قادر است به محرک‌های مکانیکی بسیار ظریف نیز واکنش نشان دهد.