اختراع مادة استشعار مرنة أكثر وثوقية ودقة، يمكن تطبيقها على التكنولوجيا الصحية القابلة للارتداء وكذلك الروبوتات مما يعد بخطوة تكنولوجية رائدة في مجال المراقبة الصحية.

قدرات الروبوتات لمراقبة الصحة والاستشعار تتطلب إلكترونيات مرنة، لكن التحدي المتمثل في استخدام مثل هذه المواد يكمن في موثوقيتها. على عكس الأجهزة الصلبة، فإن المرونة والقابلية للانثناء تجعل أدائها أقل قابلية للتكرار. ويُعرف الاختلاف في الموثوقية بالتباطؤ.

ابتكر فريق من الباحثين من جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) مادة مستشعر جديدة ذات تباطؤ أقل بشكل ملحوظ، يقودها مبدأ ميكانيكا التلامس، وتمكن هذه الميزة التكنولوجيا الصحية القابلة للارتداء والاستشعار الآلي لتكون أكثر دقة.

و قد نشر الفريق، بقيادة الأستاذ المساعد بنيامين تي من معهد الابتكارات والتكنولوجيا الصحية بجامعة  NUS، نتائج البحث في المجلة المرموقة Proceedings of the National Academy of Sciences في 28 سبتمبر 2020.

حساسية عالية، مستشعر ضغط ذات تباطؤ منخفض:

عند استخدام المواد المرنة كمستشعرات ضغط، فإنها عادة ما تواجه مشكلات تباطؤية شديدة. يمكن أن تتغير خصائص المواد في المستشعر المرن بفعل اللمسات المتكررة، مما يؤثر على موثوقية البيانات ويقيد التطبيقات المحتملة لأجهزة الاستشعار. وهذا يجعل من الصعب الحصول على قراءات صحيحة في كل مرة.

الاكتشاف الذي حققه فريق NUS هو اختراع مادة ذات حساسية عالية، ولكن بأداء خالٍ من التباطؤ تقريبًا. لقد طوروا طريقة لتكسير الأغطية المعدنية الرقيقة على مادة مرنة تسمى بولي دايميثيل سيلوكسان (PDMS)وتحويلها إلى أنماط مرغوبة على شكل حلقة. ثم قام الفريق بدمج هذا الفيلم PDMS المعدني مع أقطاب كهربائية وركائز لجهاز استشعار مقاوم للضغط وكان أدائه متميزاََ. وأجروا اختبارات ميكانيكية متكررة، وتحققوا من أن ابتكاراتهم التصميمية حسنت أداء المستشعر. اختراعهم المسمى(Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin)، أو TRACE، أفضل بخمس مرات من المواد المرنة التقليدية.

قال الأستاذ تي، وهو أيضًا من قسم علوم وهندسة المواد بالجامعة السنغافورية الوطنية: “تمكنا من تحقيق دقة وموثوقية محسنتين بشكل كبير من خلال تصميمنا الفريد. يمكن استخدام مستشعر TRACE في الروبوتات لإدراك نسيج السطح أو في أجهزة التكنولوجيا الصحية القابلة للارتداء، على سبيل المثال لقياس تدفق الدم في الشرايين السطحية في تطبيقات مراقبة الصحة “.

الخطوات التالية:

تتمثل الخطوة التالية لفريق NUS في تحسين توافق المواد الخاصة بهم مع مختلف التطبيقات القابلة للارتداء، وتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي (AI) المعتمدة على أجهزة الاستشعار.

و قد أوضح الأستاذ تي: “هدفنا طويل المدى هو التنبؤ بصحة القلب والأوعية الدموية في شكل قطعة ذكية صغيرة توضع على جلد الإنسان. يُعد مستشعر TRACE هذا خطوة للأمام نحو هذا الواقع لأن البيانات التي يمكنه التقاطها لسرعة النبض تكون أكثر دقة، وكما يمكن تزويدها بخوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بنسيج السطح بشكل أكثر دقة “.

تشمل التطبيقات الأخرى التي يهدف فريق NUS إلى إنشائها تطبيقات الأطراف الاصطناعية، حيث تسمح واجهة الجلد الثابتة باستجابة أكثر ذكاءً.

المصدر: https://techxplore.com

ترجمة: هاجر زميع

تدقيق ومراجعة: وليد حافظ

تويتر: @Waleedhafez1981