روبوتات أكثر ذكاءً: الجلد الاصطناعي الإلكتروني الجديد يتألم مثل جلد الإنسان

إن الجلد الاصطناعي الإلكتروني الجديد يتفاعل مع الألم مثل جلد الإنسان تماماً- و هذا الابتكار الكبير سيكون قاعدة مهمة من أجل أطراف صناعية أفضل و روبوتات أكثر ذكاءً.

إن النموذج الأولي للجهاز ، يكرر إلكترونياً، الطريقة التي يشعر بها جلد الإنسان بالألم.

لقد طور الباحثون الجلد الاصطناعي الإلكتروني هذا و الذي يتفاعل مع الألم تماماً مثل الجلد الحقيقي للإنسان ، مما يفتح الطريق أمام أطراف صناعية أفضل و روبوتات أكثر ذكاءً، و بدائل غير جراحية لطعوم الجلد.

و يمكن للجهاز النموذجي الذي طوره فريق في جامعة ريميت RMIT University في ملبورن في استراليا أن يكرر إلكترونياً الطريقة التي يشعر بها الجلد الحقيقي الإنسان بالألم. كذلك يحاكي الجهاز استجابة ردود الفعل شبه الفورية للجسم و يمكن أن يتفاعل مع الأحاسيس المؤلمة بنفس سرعة الإضاءة التي تنتقل بها الإشارات العصبية إلى الدماغ.

و قد قال الباحث الرئيسي البروفيسور مادو باسكاران Madhu Bhaskaran ، إن النموذج الأولي لاستشعار الألم كان بمثابة تقدم كبير نحو الجيل التالي من التقنيات الطبية الحيوية و الـ روبوتات الذكية.

و يضيف باسكاران: "إن الجلد هو أكبر عضو حسي في أجسامنا ، مع ميزات معقدة مصممة لإرسال إشارات تحذيرية سريعة عندما يؤدي أي شيء إلى الألم". 

نحن نشعر بالأشياء طوال الوقت من خلال الجلد ، و لكن استجابتنا للألم تبدأ فقط في نقطة معينة ، مثل عندما نلمس شيئاً ساخناً جداً أو حاداً جداً.

للعلم فإنه لا توجد تقنيات إلكترونية قادرة على محاكاة شعور الإنسان بالألم بشكل واقعي - حتى الآن.

في حين أن ما تم التوصل إليه (الجلد الاصطناعي الجديد) فإنه يتفاعل على الفور عندما يصل الضغط أو الحرارة أو البرودة إلى عتبة مؤلمة. 

إنها خطوة مهمة إلى الأمام في التطوير المستقبلي لأنظمة التغذية الراجعة المتطورة التي نحتاجها لتقديم الأطراف الاصطناعية الذكية و الـ روبوتات الذكية حقاً ".

نماذج الاستشعار الوظيفية

بالإضافة إلى النموذج الأولي لاستشعار الألم ، فقد طور فريق البحث أيضاً أجهزة تستخدم إلكترونيات قابلة للتمدد يمكنها استشعار التغيرات في درجة الحرارة و الضغط و الاستجابة لها.

يقول باسكاران ، الرئيس المشارك لمجموعة المواد الوظيفية و الأنظمة الدقيقة في جامعة ريميت RMIT ، إن النماذج الأولية الثلاثة صممت لتقديم الميزات الرئيسية لقدرة استشعار الجلد في شكل إلكتروني.

و مع مزيد من التطوير ، يمكن أن يكون الجلد الاصطناعي القابل للمط أيضاً خياراً مستقبلياً لطعوم الجلد غير المنتهكة (غير الجراحية) non-invasive skin grafts ، حيث يكون النهج التقليدي غير قابل للتطبيق أو لا يعمل.

و يضيف باسكاران: "نحن بحاجة إلى مزيد من التطوير لدمج هذه التكنولوجيا في التطبيقات الطبية الحيوية ، حيث أن الأساسيات - التوافق الحيوي ، و المدى الشبيه بالجلد الطبيعي- موجودة بالفعل".

كيفية صنع الجلد الاصطناعي الإلكتروني

يجمع البحث الجديد ، الذي نُشر في Advanced Intelligent Systems و تم تقديمه كبراءة اختراع مؤقتة ، بين ثلاث تقنيات كانت رائدة سابقاً و الحاصلة على براءة اختراع بواسطة الفريق:

• إلكترونيات قابلة للمط:
  تجمع بين مواد الأكسيد و السيليكون المتوافق حيوياً لتقديم إلكترونيات شفافة و غير قابلة للكسر و يمكن ارتداؤها بنفس رقة الملصق.
  
  
• الطلاءات المتفاعلة مع درجات الحرارة:
  الطلاءات ذاتية التعديل ألف 1000 مرة أرق من شعرة الإنسان بناءً على مادة تتحول استجابة للحرارة.
  
  
• ذاكرة محاكاة الدماغ:
  خلايا الذاكرة الإلكترونية التي تحاكي الطريقة التي يستخدم بها الدماغ الذاكرة طويلة المدى لاستعادة المعلومات السابقة والاحتفاظ بها.
  
  

و في حين يجمع النموذج الأولي لمستشعر الضغط بين الإلكترونيات القابلة للمط و خلايا الذاكرة طويلة المدى ، و يجمع مستشعر الحرارة بين طبقات الطلاء المتفاعلة مع درجة الحرارة والذاكرة ، فإن مستشعر الألم يدمج التقنيات الثلاث مع بعضها.

يقول الباحث في رسالة الدكتوراه محمد عطاء الرحمن Md Ataur Rahman إن خلايا الذاكرة في كل نموذج أولي كانت مسؤولة عن إثارة استجابة عندما يصل الضغط أو الحرارة أو الألم إلى عتبة محددة.

و قد أضاف: "لقد أنشأنا بشكل أساسي أول أجهزة استشعار جسدية إلكترونية - لتكرار السمات الرئيسية لنظام الجسم المعقد من الخلايا العصبية والمسارات العصبية والمستقبلات التي تحرك إدراكنا للمحفزات الحسية".

و بينما استخدمت بعض التقنيات الحالية إشارات كهربائية لتقليد مستويات مختلفة من الألم ، فيمكن لهذه الأجهزة الجديدة أن تتفاعل مع الضغط الميكانيكي الحقيقي و درجة الحرارة و الألم ، و تقدم الاستجابة الإلكترونية الصحيحة.

هذا يعني أن الجلد الاصطناعي الإلكتروني المبتكر يعرف الفرق بين لمس دبوس بإصبعك بلطف أو وخز نفسك به عن طريق الخطأ – و هو تمييز حاسم لم يتحقق من قبل إلكترونياً. - الباحث محمد عطاء الرحمن

و للعلم فقد تم دعم البحث من قبل مجلس الأبحاث الأسترالي، و تم إجراؤه في مرفق أبحاث Micro Nano الحديث التابع لـ RMIT للتصنيع الدقيق / النانوي و نماذج الأجهزة.

عزيزي القارئ

لأننا نهتم، نتمنى أن تكتب لنا في التعليقات عن المواضيع التي ترغب و تهتم بها لنتمكن من تقديمها لك، لرغبتنا في أن يعبِّر موقعنا عن اهتمامات القارىء العربي.

 كما ونرجوا منك مشاركة المقال في حال أعجبك المحتوى.   

ننصحك بقراءة المقالات التالية :

سرطان الجلد : تكنلوجيا على شكل رقعة يمكن ارتداؤها لسرطان الجلد

جلد اصطناعي يمكنه فك رموز الحركات البشرية المعقدة

جلد إلكتروني مقاوم للماء بقدرات هائلة على التشافي الذاتي