ساخت برچسب پوشیدنی هوشمند برای شناسایی سموم با هشدار لرزشی

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : پنجشنبه, ۰۸ مرداد ۱۴۰۵ ۱۹:۱۱

به گزارش ایرنا، وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است:

این فناوری همچنین به‌صورت «پوست الکترونیکی» برای ربات‌ها توسعه یافته است تا بتوانند با احساس خطرات محیطی، از آن‌ها دوری کنند.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی نوعی برچسب پوشیدنی ساخته‌اند که می‌تواند خطرات محیطی مانند گازهای سمی یا فلزات سنگین موجود در آب را شناسایی کند و بلافاصله با لرزش روی پوست، به کاربر هشدار دهد. این فناوری که در مجله دیوایس/ Device منتشر شده، همچنین به‌صورت پوست الکترونیکی (E-Skin) برای ربات‌ها توسعه یافته است.

تاکنون حسگرهای مختلفی برای تشخیص خطرات محیطی ساخته شده‌اند، اما بیشتر آن‌ها هشدار را به گوشی همراه ارسال می‌کنند و ممکن است کاربر به‌سرعت متوجه نشود. پژوهشگران با هدف افزایش سرعت واکنش، فناوری لرزشی (هاپتیک) را به برچسب اضافه کرده‌اند تا به‌ محض تشخیص خطر، کاربر را مطلع سازد.

طراحی برچسبی که احساس می‌شود

این برچسب مربعی‌شکل، تقریباً به اندازه یک کارت بانکی است و از چند بخش اصلی تشکیل شده است: یک ریزپردازنده (مغز دستگاه)، یک باتری بسیار کوچک، حسگرهایی برای شناسایی شش نوع خطر محیطی و یک لرزاننده کوچک که روی پوست می‌لرزد. روی برچسب نیز سلول‌های خورشیدی نازکی تعبیه شده است که انرژی لازم برای دستگاه را تأمین می‌کنند.

اریم اوزون‌اوغلو (Erim Uzunoğlu)، دانشجوی دکتری دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و نویسنده اول این مقاله، می‌گوید: داشتن یک موتور لرزاننده به تنهایی کافی نیست؛ باید لرزش را به‌خوبی احساس کنید. به همین دلیل، سطح تماس بین موتور و پوست را با برجستگی‌های ریز طراحی کردیم تا لرزش به‌خوبی جلب توجه کند و کاربر آن را از دست ندهد.

این دستگاه برای هر نوع خطر، الگوی لرزش متفاوتی دارد؛ بنابراین کاربر می‌تواند تشخیص دهد که با چه نوع خطری مواجه است.

عملکرد چشمگیر در آزمایش‌ها

در آزمایش‌های اولیه، این برچسب توانست مواد خطرناک را به‌خوبی شناسایی و بلافاصله هشدار لرزشی را فعال کند. همچنین فناوری جذب انرژی خورشیدی به‌خوبی عمر باتری را افزایش داد و با توجه به مصرف کم انرژی حسگرها، دستگاه حدود ۲۴ ساعت کارآیی داشت.

از برچسب هشداردهنده تا پوست الکترونیکی ربات‌ها

پژوهشگران در ادامه، این فناوری را برای استفاده در ربات‌ها توسعه دادند و پوست الکترونیکی (E-skin) را ابداع کردند. در این پوست، برچسب حسگر روی لایه‌ای از ماده پیزوالکتریک (ماده‌ای که در اثر لرزش، برق تولید می‌کند) قرار می‌گیرد. وقتی حسگر خطری را تشخیص می‌دهد و لرزش ایجاد می‌شود، این لرزش در لایه پیزوالکتریک یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند که ربات آن را دریافت می‌کند و به خطر واکنش نشان می‌دهد.

در آزمایش‌های اولیه، این پوست الکترونیکی به ربات‌های چهارپا امکان داد تا با تشخیص خطرات محیطی، مسیر خود را برای دوری از آن‌ها تغییر دهند.

قابلیت انعطاف‌پذیری و توسعه آسان

آمای باندودکار (Amay Bandodkar)، استادیار مهندسی برق و رایانه در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: برچسب و پوست الکترونیکی عمدتاً از قطعات موجود در بازار ساخته شده‌اند و فقط تعداد کمی از اجزای آن به‌صورت سفارشی طراحی شده است. این ویژگی، توسعه انبوه فناوری را آسان‌تر می‌کند. همچنین سامانه حسگرها مدولار است، یعنی می‌توان بسته به نیاز، حسگرهای مختلفی را به آن اضافه یا از آن حذف کرد.

لیلیان شائو (Lilian Hsiao)، دانشیار مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی در این دانشگاه، در پایان گفت: ترکیب یک دستگاه پوشیدنی با قابلیت‌های حسگری پیشرفته و هشدار لمسی، هدفی است که مدت‌ها روی آن کار می‌کردیم. بسیار جذاب است که می‌توانیم سیگنال‌های لمسی را در موادی با خواص مختلف رمزگذاری کنیم؛ کاری که پیش‌ از این در موقعیت‌های واقعی بسیار چالش‌برانگیز بود.

این فناوری می‌تواند در آینده برای کارگران صنعتی، آتش‌نشانان و امدادگرانی که در معرض مواد خطرناک قرار دارند، به‌عنوان یک ابزار هشداردهنده حیاتی استفاده شود.