Prototip cihaz, insan cildinin acıyı algılama şeklini elektronik olarak çoğaltır
Araştırmacılar, ağrıya tıpkı gerçek cilt gibi tepki veren, daha iyi protezlere, daha akıllı robotiklere ve cilt yamalarına invazif olmayan alternatiflere yol açan elektronik yapay deri geliştirdiler.
Avustralya, Melbourne’daki RMIT Üniversitesi’ndeki bir ekip tarafından geliştirilen prototip cihaz, insan cildinin acıyı algılama şeklini elektronik olarak kopyalayabilir.
Cihaz, vücudun neredeyse anlık geri bildirim yanıtını taklit eder ve sinir sinyallerinin beyne gittiği aynı aydınlatma hızıyla acı verici hislere tepki verebilir.
Baş araştırmacı Profesör Madhu Bhaskaran, ağrı algılayıcı prototipin yeni nesil biyomedikal teknolojilere ve akıllı robotiklere yönelik önemli bir ilerleme olduğunu söyledi.
Bhaskaran, “Cilt, herhangi bir şey acıttığında hızlı ateş uyarı sinyalleri göndermek için tasarlanmış karmaşık özelliklere sahip, vücudumuzun en büyük duyu organıdır” dedi.
“Her şeyi deri yoluyla algılıyoruz, ancak ağrı tepkimiz yalnızca belirli bir noktada devreye giriyor, örneğin çok sıcak veya çok keskin bir şeye dokunduğumuzda. Şimdiye kadar hiçbir elektronik teknoloji insana ait bu acı hissini gerçekçi bir şekilde taklit edemedi. Yapay cildimiz basınç, sıcaklık veya soğuk ağrılı bir eşiğe ulaştığında anında tepki verir. Gerçekten akıllı protezler ve akıllı robotikler sunmak için ihtiyaç duyduğumuz karmaşık geri bildirim sistemlerinin gelecekteki gelişimi için atılan kritik bir adım.”
Fonksiyonel Algılama Prototipleri
Araştırma ekibi, ağrı algılayıcı prototipin yanı sıra, sıcaklık ve basınçtaki değişiklikleri algılayabilen ve bunlara tepki verebilen gerilebilir elektronikler kullanan cihazlar da geliştirdi.
RMIT’deki Fonksiyonel Malzemeler ve Mikrosistemler grubunun eş lideri Bhaskaran, üç işlevsel prototipin, cildin algılama kapasitesinin temel özelliklerini elektronik biçimde sunmak için tasarlandığını söyledi.
Daha fazla gelişme ile, gerilebilir yapay deri, geleneksel yaklaşımın uygulanabilir olmadığı veya işe yaramadığı invaziv olmayan deri greftleri için de gelecekteki bir seçenek olabilir.
Bhaskaran, “Bu teknolojiyi biyomedikal uygulamalara entegre etmek için daha fazla gelişime ihtiyacımız var, ancak temeller – biyouyumluluk, cilt benzeri gerilebilirlik – zaten orada,” dedi.
Elektronik Cilt Nasıl Yapılır?
Advanced Intelligent Systems’da yayınlanan ve geçici patent olarak dosyalanan yeni araştırma, ekip tarafından daha önce öncülük edilen ve patenti alınan üç teknolojiyi birleştiriyor:
- Gerilebilir elektronikler: Çıkartma kadar ince şeffaf, kırılmaz ve giyilebilir elektronikler sağlamak için oksit malzemeleri biyouyumlu silikonla birleştirir.
- Sıcaklığa tepki veren kaplamalar: Isıya tepki olarak dönüşen bir malzemeye dayanan, insan saçından 1.000 kat daha ince kendi kendini değiştiren kaplamalar.
- Beyni taklit eden bellek: beynin önceki bilgileri hatırlamak ve saklamak için uzun süreli belleği kullanma şeklini taklit eden elektronik bellek hücreleri.
Basınç sensörü prototipi, gerilebilir elektronik ve uzun vadeli bellek hücrelerini birleştirir; ısı sensörü, sıcaklığa duyarlı kaplamaları ve belleği bir araya getirirken, ağrı sensörü üç teknolojiyi de birleştirir.
Doktora araştırmacısı Md Ataur Rahman, her prototipteki bellek hücrelerinin basınç, ısı veya ağrı belirli bir eşiğe ulaştığında bir tepkiyi tetiklemekten sorumlu olduğunu söyledi.
“Esasen ilk elektronik somatosensörleri yarattık – vücudun karmaşık nöron sisteminin, sinir yollarının ve duyusal uyaran algımızı yönlendiren reseptörlerin temel özelliklerini kopyaladık,” dedi.
“Bazı mevcut teknolojiler, farklı ağrı düzeylerini taklit etmek için elektrik sinyalleri kullanırken, bu yeni cihazlar gerçek mekanik basınca, sıcaklığa ve ağrıya tepki verebilir ve doğru elektronik yanıtı verebilir. Bu, yapay cildimizin parmağınızla bir iğneye hafifçe dokunmakla kazara kendinizi ona saplamak arasındaki farkı bildiği anlamına geliyor – daha önce elektronik olarak elde edilemeyen kritik bir ayrım.”
Araştırma, Avustralya Araştırma Konseyi tarafından desteklendi ve RMIT’nin mikro / nano üretim ve cihaz prototipleme için son teknoloji ürünü Mikro Nano Araştırma Tesisinde gerçekleştirildi.
Kaynak: RMIT University
Yazar: Gosia Kaszubska
Dergi Kaynağı: Md. Ataur Rahman, Sumeet Walia, Sumaiya Naznee, Mohammad Taha, Shruti Nirantar, Fahmida Rahman, Madhu Bhaskaran, Sharath Sriram. Artificial Somatosensors: Feedback Receptors for Electronic Skins. Advanced Intelligent Systems, 2020; 2000094 DOI: 10.1002/aisy.202000094
Bir yanıt yazın