الجلد الإلكتروني الذكي

سيساعد نظام الاستشعار المرن الذي تم تطويره في التخنيون على تسريع إعادة التأهيل الحركي وتحديد الأمراض في مرحلة مبكرة وتحسين أداء الروبوت

يتم تقديم نظام استشعار مرن وصغير ورخيص تم تطويره في التخنيون لأول مرة في المجلة المواد المتقدمةالذي اختار تقديمها على غلاف العدد أيضًا. وقد يساعد النظام في التشخيص المبكر للأمراض وتسريع إعادة تأهيل الإصابات الحركية.

النظام عبارة عن طبقة من الجلد الاصطناعي (E-Skin) تعمل كمستشعر حركة يمكن ارتداؤه ويكتشف بدقة عالية (نصف درجة) حركات الانحناء والالتواء. إنها ملاءة متينة وخفيفة الوزن قابلة للتنفس - وهي ميزات تجعل من السهل ارتداؤها مع مرور الوقت. تم تطويره تحت قيادة البروفيسور حسام حايك، رئيس مختبر الأجهزة المعتمدة على المواد النانوية في كلية وولفسون للهندسة الكيميائية وعضو معهد راسل بيري لتقنية النانو.

يقوم البروفيسور هايك بالبحث وتطوير الأجهزة القابلة للارتداء التي تحتوي على أنظمة استشعار ذكية لسنوات عديدة. توجد اليوم بالفعل أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها تكتشف حركة الانحناء، ولكن ليس الالتواء؛ تلك التي تكتشف الالتواء فقط هي كبيرة الحجم وغير عملية. يوضح البروفيسور حايك: "يحتوي المستشعر الجديد على العديد من التطبيقات المحتملة". "يمكن استخدامه للكشف المبكر عن الأمراض، على سبيل المثال الكشف عن التغيرات في التنفس والاضطرابات الحركية النموذجية لمرض باركنسون. ويمكن استخدامه لتسريع إعادة تأهيل ضحايا الحوادث ودمجه في الأطراف الصناعية (الأطراف الصناعية) مثل الأنسجة العضلية أو الجلد. وفي مجال الروبوتات، يمكنها تقديم معلومات دقيقة عن الحركة، وفي مختلف الصناعات، ستساعد في مراقبة الأنظمة وتحسين أدائها."

يعتمد إنجاز باحثي التخنيون على عمل الدكتور يهو ديفيد حوريف، الذي ابتكر المواد الخاصة ونظام الاستشعار، وطالب ما بعد الدكتوراه الدكتور أرناف مايتي، الذي حل رياضيات تحليل الإشارة المستقبلة وإنشاء خوارزمية الذي يرسم حركات الانحناء والالتواء، بما في ذلك زاوية الحركة وسرعتها وشكلها. وفقًا للدكتور حوريف، "عادةً ما تكون البوليمرات الموصلة المستخدمة في تصنيع أجهزة الاستشعار هشة، وبالتالي فهي غير مناسبة للمراقبة القابلة للارتداء. لحل هذه المشكلة، قمنا بإنشاء مادة مركبة تشبه قطعة من القماش، والتي تتحمل الأحمال الخطيرة والتمدد الكبير دون تمزق. علاوة على ذلك، تمكنا من إنتاج القماش كجهاز إلكتروني يوفر المعلومات، ولا تتضرر خصائصه الإلكترونية عند تمدده".

ويضيف البروفيسور هايك أن المواد التي طورها الباحثون رخيصة جدًا، وهذا يعني أن المستشعر بأكمله ليس باهظ الثمن أيضًا. "السعر عامل مهم للغاية إذا أردنا إفادة ملايين الأشخاص حول العالم بغض النظر عن وضعهم الاقتصادي، سواء كانوا يعيشون في العالم المتقدم أو العالم النامي".

تم دعم البحث من قبل وزارة العلوم والتكنولوجيا ومؤسسة إيلان رامون من خلال تقديم منحة دكتوراه للدكتور حوريف. إلى جانب البروفيسور حايك، والدكتور خوريف، والدكتور أرناف مايتي، ويوبين دزينغ، ويانا ميليوتين، والدكتور محمد خطيف، والدكتور نينغ تانغ، وجميعهم من التخنيون، بالإضافة إلى ميومياو يوان من المستشفى الثامن التابع لجامعة صن يات. شارك في الدراسة سين في الصين، الدكتور ران سوتسكويرين من قسم هندسة المياه في كلية كينيريت الأكاديمية والبروفيسور ويوي وو من جامعة شيديان، الصين.

للمقال في المجلة المواد المتقدمة