اختراع انگشت مصنوعی با حس لمس واقعی

به گزارش گروه سلامت خبرگزاری علم و فناوری آنا از فیزیکز تودی، اندام‌های مصنوعی مدرن با حسگر‌های انعطاف‌پذیری که دارند توانسته‌اند کیفیت زندگی افراد با آسیب حرکتی را تا حد چشمگیری بهبود دهند؛ اما دست‌های مصنوعی اغلب نمی‌توانند حس لمس اشیا را به کاربر خود بدهند. در مقابل، دست انسان می‌تواند نویسه‌های بریل یا بافت ظریف پارچه را با لغزش انگشت تشخیص دهد.

دو دانشمند مواد از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی در چین اکنون یک حسگر منعطف طراحی کرده‌اند که می‌تواند فشارهای ایستا و ارتعاشات با فرکانس بالا را هنگام لمس یک جسم ثبت کند. این‌ حسگر می‌تواند ادراک بیولوژیکی را تقلید ‌کند و مبتنی بر تشخیص گیرنده‌های تطبیقی در پوست عمل می‌کند. 

محققان در آزمایش عملی با استفاده از یادگیری ماشینی تشخیص 20 نوع بافت مختلف، از جمله پشم، کرفس، کتان و پلی‌استر را به این حسگر آموزش دادند. سپس حسگر را به آرامی روی سطح پارچه‌های مختلف حرکت دادند و سیگنال خازن را اندازه‌گیری کردند. حسگر آموزش‌دیده هر پارچه را با دقت 100 درصد تشخیص داد. در آزمایش بعدی، با استفاده از همان الگوریتم یادگیری ماشینی، اما بدون اثر انگشت مصنوعی، دقت تشخیص به 54 درصد کاهش یافت.

این حسگر که به انتهای یک انگشت اشاره مصنوعی متصل است، از حلقه‌های بیضی‌شکل و سه بعدی هم‌مرکزی تشکیل شده که شبیه به اثر انگشت انسان است. این حسگر از یک لایه پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان، یک لایه ژل یونی و دو الکترود انعطاف‌پذیر از جنس طلا ساخته شده است. شکل‌گیری دو لایه الکتریکی در سطح مشترک لایه یونی و الکترود طلا، منجر به جداسازی بار در مقیاس نانو می‌شود و در نهایت، نسبت به فشار فوق‌العاده بالا حساسیت خازنی ایجاد می‌کند.

به گفته دانشمندان این حساسیت بالا به دلیل تغییرات ظریف در رابط الکتریکی دولایه‌ و در زمانی رخ می‌دهد که فرد حسگر را روی سطح فشار دهد. سپس، برآمدگی‌های کوچکتر ژل شروع به لمس الکترود می‌کنند و سیگنال خازن با افزایش بار به شدت زیاد می‌شود. 

از دید پژوهشگران، این حسگر جدید ابزاری برای بازیابی حس لامسه در افرادی است که از پروتز دست مصنوعی استفاده می‌کنند.