محققان چینی موفق به توسعه یک حسگر بیو الهامگرفته شدهاند که قادر است فشار را شناسایی کرده و الگوهایی را تشخیص دهد که میتواند نشانهای از آسیب باشد. این حسگر در یک مطالعه منتشر شده در Cyborg and Bionic Systems توصیف شده و بر روی یک دست رباتیک و در یک مطالعه کوچک بر روی افرادی با قطع عضو در ناحیه پایینتنه آزمایش شده است.
این پروتوتایپ بهعنوان یک لایه حسگر طراحی شده که درون سوکت پروتز قرار میگیرد و بین پروتز و عضو باقیمانده قرار میگیرد. این حسگر مانند یک پوست مصنوعی عمل کرده و نظارت میکند که سوکت در کجا، با چه شدتی و به مدت چه زمانی فشار وارد میکند.
فشارهای کوتاه و «بیضرر» بهعنوان لمس عادی پردازش میشوند، اما فشارهایی که ادامهدار، تکراری یا در چند نقطه تجمع مییابند، میتوانند هشدار زودهنگامی درباره خطر آسیب به بافت ایجاد کنند. این حسگر از دو مسیر مکمل استفاده میکند: یک مسیر حسی که بهسرعت مکان و شدت فشار را گزارش میدهد و یک مسیر الهامگرفته از درد که سیگنالها را در طول زمان و در نقاط حسگر ترکیب میکند.
این سیستم از یک ماده حساس به فشار و ترانزیستورهای شبیه سیناپس استفاده میکند که پاسخهای آنها میتواند بر اساس سیگنالهای دریافتی قبلی تغییر کند. این ویژگی به سیستم یک شکل ساده از حافظه میدهد. پس از دریافت ورودی شبیه به آسیب، پاسخ هشدار آن حساستر میشود، بهطوری که فشار ضعیفتر میتواند بعداً پاسخ قویتری را تحریک کند.
محقق ارشد، هوپینگ وو، مهندس مکانیک در دانشگاه فناوری ژجیانگ، گفت: «این دستگاه نه درد را احساس میکند و نه در کاربر درد ایجاد میکند. بلکه ویژگیهای پردازش اطلاعات مرتبط با حس درد را بازتولید میکند، از جمله آستانههای محرک، جمعسازی زمانی و مکانی، حافظه و حساسیتزایی.»
در آزمایشها، این سیستم فشار 10 کیلوپاسکالی را که به مدت 0.21 ثانیه اعمال میشد، بیضرر تلقی کرد. اما وقتی همان فشار به مدت 0.49 ثانیه ادامه یافت، سیگنال تجمع یافته و از آستانه هشدار عبور کرده و باعث شد که دست رباتیک عقبنشینی کند. پس از این رویداد شبیه به آسیب، همان فشار باعث عقبنشینی در 0.06 ثانیه شد.
در طول دویدن، این دستگاه افزایش فشار غیرطبیعی در ناحیه لگن را تشخیص داد که به پای پروتز کمک میکرد تا از زمین بلند شود. این امر بارگذاری نامتعادل و افزایش فشار در جلوی عضو باقیمانده را به همراه داشت. بازخورد سیستم به شرکتکنندگان کمک کرد تا راه رفتن خود را تنظیم کرده و حرکتهای اضافی لگن را کاهش دهند.
این تحقیق هنوز در مراحل اولیه است و پروتوتایپ سیمی باید به یک سیستم بیسیم کمحجم و کممصرف تبدیل شود. همچنین نیاز به محافظت پزشکی، اتصال ایمن و ثبات در برابر بارگذاری مکرر، عرق، تغییرات دما و تغییر شکل سوکت وجود دارد. مطالعات بزرگتر و طولانیتری با طراحیهای مختلف پروتز و سوکتها نیاز است تا مشخص شود آیا این سیستم میتواند راحتی، حفاظت از بافت و توانبخشی را بهبود بخشد.
اگر این روایت برایتان جالب بود، کشف بعدی را از پیشنهادهای پایین انتخاب کنید.