تقنية جديدة تعد بعودة حاسة اللمس لفاقدي الأطراف

فاقدي الأطراف لا تقتصر آلامهم على فقد الطرف فقط بل على فقد الإحساس من خلاله وعلى مر الأزمان تم تطوير أطراف صناعية تعيد للمريض وظيفة الطرف المفقود الحركية لكن بدون إحساس يضبط الحركة، أو الضغط أو إحساس يحذر المريض من حرارة ما يلمسه يحاول الباحثون تطوير جلد اصطناعي قد يعيد الأمل لهم ويساعدهم على الأحساس بأطرافهم الاصطناعية من جديد تابعو معنا كيف يتم ذلك...

ربما يمكن القول إن الأطراف الاصطناعية التي يمكن التحكم بها بواسطة الأفكار أو حركات العضلات أصبحت متوفرة. لكن ماذا لو أصبح بإمكان هذه الأطراف الشعور بالبيئة المحيطة وإرسال المعلومات إلى النظام العصبي في جسم مستخدمها ؟

يقوم العلماء بتصميم جلد اصطناعي يمكنه التقاط المعلومات الحسية ليتيح للأطراف الاصطناعية أن تقوم بمهمات تجعلها أقرب إلى الأطراف الطبيعية، وقد تمكن هذا الجلد حتى اللحظة من تحسس الضغط بشكل جيد، وكذلك قام مجموعة من المهندسين بتصميم جلد اصطناعي لديه حساسية أكبر بـ1000 مرة من جلد الإنسان الطبيعي.

ولكن يكمن التطور حين استطاع باحثون من كوريا الجنوبية بناء جلد اصطناعي ربما يكون الأكثر ذكاء حيث أنه يتمتع بمرونة تماثل الجلد الطبيعي بالإضافة إلى إمكانية الإحساس بكل من الضغط، والحرارة، والرطوبة، ومزودٌ أيضاً بسخان مدمج مما يعطي إحساساً بوجود أنسجة حية. وقد قام الباحثون بتجريب هذه الأنسجة على يد صناعية ويأملون أن يصبح بإمكان هذه الأنسجة التواصل مع الجهاز العصبي لحامله مما سيمكن مبتوري الأطراف من امتلاك الإحساس الكامل الموجود لدى الطرف السليم.

ومن أجل توليد إحساسٍ طبيعيٍ للأطراف الاصطناعية والجلد الاصطناعي، يجب أن تتم مطابقة نظام درجات الحرارة لتتوافق مع درجة حرارة جسم الإنسان، كما إنه يتوجب على اليد الاصطناعية والجلد الالكتروني أن يواجه عدة عمليات معقدة مثل المصافحة أو الضغط على أزرار لوحة المفاتيح، أو الامساك بكرة أو كاس مشروب ساخن أو بارد كذلك في لمس سطح جاف أو رطب وفي التواصل مع الناس.

يتكون الجزء الأكبر من الجلد الجديد من مواد سيليكونية شفافة ومرنة تدعى polydimethylsiloxane أو PDMS كما قد تم دمج أشرطة نانوية سيليكونية مكونة من الذهب والسيليكون داخلها لتولد تيار كهربائي وذلك عند تعرضها لمؤثر ما كالضغط لتوفر الإحساس باللمس كما يمكنها أيضاً التمييز بين الساخن والبارد.

تتم صناعة حساسات الرطوبة من المكثفات، فعندما تمتص المادة البوليميرية المحيطة بالمكثفات الماء، تُغير الرطوبة من قدرة البوليمر على تخزين الشحنات، وتقوم المكثفات بقياس الشحنات المخزنة ليتم بذلك معرفة نسب الرطوبة في البيئة المحيطة.

وقد قام الباحثون باختبار حساسات الرطوبة بطريقة غير تقليدية، حيث قاموا أولاً بعمل مقارنة بين القراءات التي حصلوا عليها من حساسات الرطوبة للجلد الاصطناعي وبين قراءات حساس رطوبة تجاري وقد تطابقت النتائج بشكل جيد وهذا هو البروتوكول التقليدي، ومن أجل مزيد من الدقة العلمية قام الباحثون بعمل اختبار للنسيج الجديد ليميز بين فوط الأطفال المبللة والجافة وقد نجح في هذا الاختبار.

سبق وقلنا أنه من أجل خلق إحساس طبيعي للأطراف الاصطناعية والجلد الاصطناعي، يجب أن يتم مطابقة نظام درجات الحرارة لتتوافق مع درجة حرارة جسم الإنسان

تتحكم المولدات الحرارية بكمية الحرارة المنبعثة من الجلد الاصطناعي، وبالرغم من وجود طرق بسيطة للتأكد فيما إذا كان النسيج الاصطناعي يحافظ على درجة حرارة ثابتة (98 فهرنهايت)، إلا أن الباحثين فضلوا وضع اليد الاصطناعية التي تحمل النسيج الجلدي على دمية بلاستيكية وقاموا بقياس كمية الحرارة التي تنقلها اليد إلى جسم الدمية وقد تبين أنها ضمن الحدود الطبيعية لجسم الكانسان

وصف أحد الباحثين العمل بأنه مثيرٌ للاهتمام، فعلى الرغم من أنه قد تم اختراع جلد اصطناعي مع حساسات للضغط والحرارة والرطوبة من قبل، إلا أنه من المميز أن تجتمع هذه الخواص مع المرونة.

ومن خلال الضبط والتحكم في شكل وأنماط الشرائط النانوية، يتم التحكم في مرونة وخصائص النسيج ففي الأماكن التي لا تحتاج إلى مرونة كبيرة مثل البصمات تم تشكيل الشرائط النانوية في نمط خطي مشدود للحصول على حساسية أعلى. أما في المناطق التي تحتاج إلى مرونة مثل الرسغ أو المعصم يتم تشكيل الشرائط النانوية بنمط أقرب للولبي ليسمح بمساحة اكبر بمقدار 16% للتمدد.

تم تحديد مناطق المرونة اعتماداً على مراقبة وتصوير حركة اليد وفق عدة محاور وتم ذلك بواسطة نظام تحديد مواقع مكون من مجموعة علامات عاكسة تم تثبيتها على اليد بالإضافة لكميرات مراقبة ووفقا لذلت تحدد درجة الانحناء في الأشرطة النانوية لتحدد بالتالي درجة المرونة وهذا يعتبر قفزة مهمة في مجال تطبيقات الالكترونيات المرنة

لا يزال الفريق يعمل على إيجاد الطريقة الأمثل لنقل الإحساس من الجلد الاصطناعي إلى دماغ مستخدميه. وقد تمكنوا من نقل معلومات الضغط من الجلد إلى دماغ الفئران، لكن تعتبر هذه الطريقة غير آمنة مع البشر.

على الأقل، قد يحقق هذه الاختراع حلم كل أبوين بالحصول على ربوت يقوم بتغيير فوط الأطفال ...

#جلد_اصطناعي #أطراف_اصطناعية #فاقدي_الأطراف #نانو

المصادر:

هنا

هنا