ابتكار جلد مرن يساعد في تطوير أطراف صناعية تستشعر الضغط والحرارة

جلد إلكتروني يستشعر الحرارة والضغط

يتميز هذا الجلد الإلكتروني بأنه رقيق وقابل للتمدد، على غرار الجلد الطبيعي، ويلتصق بالأسطح على نحو يشبه الضمادة اللاصقة، وهو يحتوي على مستشعرات لقياس الحرارة والضغط الخارجيين، وتُرسل القياسات إلى قطب مزروع في الدماغ على شكل إشارات كهربائية. تتسم هذه الإشارات بتواتر متغير، ما يساعد الدماغ على التفريق بين أحاسيس مختلفة، مثل اللمسة الناعمة والمصافحة القوية، وملمس الفراولة والتفاح، والسخونة والبرودة.

عمل فريق من الباحثين في جامعة ستانفورد على تصميم هذا الجلد، حيث زرعوا أقطاب الجلد الإلكتروني اللين في أدمغة الجرذان، وسجلوا الإشارات الكهربائية في القشرة الحركية لهذه الحيوانات، وهي المنطقة الدماغية المسؤولة عن تنفيذ الحركات الإرادية. كانت قوائم الحيوانات تختلج استجابة لمستويات الضغط المختلفة التي سجلها الدماغ، وفقاً لمستوى تواتر التحفيز، ما يثبت أن الجلد الإلكتروني كان قادراً على كشف مستويات مختلفة من الضغط على غرار ما يحدث بصورة طبيعية لدى الحيوانات والبشر.

يقول الفريق إن هذا العمل قد يؤدي إلى تحسين الأطراف الاصطناعية، ويمكن أن يساعد على بناء روبوتات قادرة على الإحساس مثل البشر. وقد نُشر هذا العمل مؤخراً في تقرير بحثي في مجلة ساينس (Science).

اقرأ أيضاً: جديد المصممين: أطراف اصطناعية تبدو من عالم مارفل السينمائي

تحسين أداء الأطراف الاصطناعية

تقول أستاذة الهندسة الكيميائية في جامعة ستانفورد، شينان باو، وهي من أعضاء الفريق الذي عمل على المشروع: “نطمح إلى صنع يد كاملة مزودة بعدة مستشعرات للإحساس بالضغط والشد والحرارة والاهتزاز. وعندها، سنتمكن من توفير إحساس واقعي بالفعل”.

يمثل نقص المعلومات الحسية سبباً رئيسياً للامتناع عن استخدام الأطراف الاصطناعية، إذ يولّد شعوراً بالإحباط. لدى المستخدم. وعلى الرغم من أن التصاميم السابقة للجلد الإلكتروني كانت تعتمد على مستشعرات لينة للإحساس باللمس، فقد كانت المكونات الخارجية الصلبة الخيار الوحيد المتاح لتحويل هذا الإحساس إلى إشارات إلكترونية قابلة للقياس، وعادة ما تتسبب هذه الأنظمة بإعاقة الحركة الطبيعية لدى المستخدم. أما هذا الجلد الإلكتروني الجديد فهو لين تماماً، ما يمكن أن يساعد على تفادي هذه المشكلة.

اقرأ أيضاً: شركة ناشئة تعمل على استنساخ البشر لأغراض التبرع بالأعضاء

وبما أن هذا الجلد الإلكتروني رقيق ولين ويستهلك قدراً ضئيلاً من الطاقة، فهو يفتح مجالاً جديداً ورائعاً أمام العاملين في مجال الأطراف الاصطناعية، على حد تعبير الأستاذ المشارك في مجال الهندسة العصبية في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا، الذي لم يشارك في المشروع، سيلفيسترو ميسيرا. يقول ميسيرا: “علينا الآن أن نعمل على دمجها في الأطراف الاصطناعية الحقيقية. من الواضح أن هذه هي الخطوة التالية”.