fbpx

ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองต่อความเจ็บปวดเช่นเดียวกับผิวหนังมนุษย์

ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองต่อความเจ็บปวดเช่นเดียวกับผิวหนังมนุษย์
ภาพแสดงแนวคิดของผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถรับรู้การสัมผัส ความเจ็บปวด และความร้อน
Source: Ella Maru Studio

ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองต่อความเจ็บปวดเช่นเดียวกับผิวหนังมนุษย์

นักวิจัยได้พัฒนาผิวหนังเทียมอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองต่อความเจ็บปวดเช่นเดียวกับผิวหนังมนุษย์ กรุยทางให้กับการทำอวัยวะเทียมที่ดีขึ้น หุ่นยนต์ที่ชาญฉลาดขึ้น และการปลูกถ่ายผิวหนังที่ไม่ต้องมีการทำลายเนื้อเยื่อ

ชิ้นงานต้นแบบถูกพัฒนาขึ้นโดยทีมงานที่มหาวิทยาลัย RMIT โดยเลียนแบบวิธีที่ร่างกายตอบสนองต่อความเจ็บปวด มันสามารถเลียนแบบการตอบสนองได้แทบจะทันที และมีปฏิกิริยาตอบโต้ต่อความเจ็บปวดนั้นด้วยความเร็วเท่ากับ เส้นประสาทส่งสัญญาณไปยังสมองเลยทีเดียว

หัวหน้าคณะนักวิจัย ศาสตราจารย์ Madhu Bhaskaran กล่าวว่าต้นแบบอุปกรณ์รับรู้ความเจ็บปวดเป็นวิวัฒนาการอย่างก้าวกระโดดสำหรับวงการแพทย์ และหุ่นยนต์ “ผิวหนังเป็นอวัยวะรับรู้ความรู้สึกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดบนร่างกาย มันจะมีความซับซ้อนในการทำงานที่ออกแบบมาให้ส่งสัญญาณเตือนอย่างรวดเร็วเทียบเท่าความเร็วแสงให้สมองรู้ว่ามีบางอย่างทำอันตรายกับร่างกาย” Bhaskaran กล่าว “เรารู้สึกถึงสิ่งต่าง ๆ รอบตัวอยู่ตลอดเวลาผ่านทางผิวหนัง แต่ความเจ็บปวดจะเกิดขึ้นเมื่อมีผลกระทบถึงจุด ๆ หนึ่งเท่านั้น เหมือกับที่เราแตะสิ่งของที่มีความร้อน หรือแหลมมาก ๆ ไม่มีเทคโนโลยี หรืออิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ที่จะเลียนแบบความรู้สึกเหล่านั้นได้ – จนถึงวันนี้ ผิวหนังจำลองของเรามีปฏิกิริยาโดยทันทีเมื่อมีความกดดัน ความร้อน หรือเย็นมากจนถึงจุดที่กำหนดไว้ นับเป็นก้าวที่สำคัญในการพัฒนาต่อยอดสำหรับอุปกรณ์เกี่ยวกับระบบตอบสนองที่มีความละเอียดอ่อนเช่นแขน-ขาเทียม หรือหุ่นยนต์”

ต้นแบบอุปกรณ์ตอบสนอง

เช่นเดียวกับต้นแบบอุปกรณ์รับรู้ความเจ็บปวด ทีมวิจัยยังได้พัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถยืดหยุ่นได้ที่รับรู้ และตอบสนองกับอุณหภูมิ และแรงกดดันที่เปลี่ยนไป ซึ่งทั้งหมดนั้นเป็นกลไกสำคัญของผิวหนังมนุษย์ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์

ลำดับต่อไปของการพัฒนาผิวหนังเทียมที่ยืดหยุ่นได้จะเป็นอนาคตของการปลูกถ่ายผิวหนังแบบไม่มีผลกระทบกับผิวหนังเดิม ซึ่งปัจจุบันวิธีการเดิม ๆ ยังไม่สามารถทำได้ แต่เราก็เตรียมอุปกรณ์ตั้งต้นไว้ให้แล้ว

ต้นแบบผิวหนังจำลองที่มีรับรู้ความรู้สึกได้ ผลิตจากอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถยืดหยุ่นได้
Source: RMIT University

กรรมวิธีในการสร้างผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์

มีการจดสิทธิบัตร 3 เทคโนโลยีหลักของงานนี้ไว้ดังนี้

อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถยืดหยุ่นได้: เป็นการรวมตัวของวัสดุอ๊อกไซด์กับซิลิโคนแบบเข้ากันได้กับร่างกายเพื่อการปลูกถ่าย และไม่สามารถแตกหักได้ และเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถสวมใส่ที่บางเหมือนกระดาษกาว

การเคลือบด้วยสารที่มีปฏิกิริยากับอุณหภูมิ: สารเคลือบที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์กว่า 1,000 เท่า ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ในการผลิต

หน่วยความจำของสมองจำลอง: หน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ที่เลียนแบบความจำระยะยาวของสมองที่สามารถเรียกคืน และบันทึกข้อมูลก่อนหน้าได้

การวิจัยที่รวมเอา 3 เทคโนโลยีไว้ในอุปกรณ์นี้
Source: RMIT University

ในขณะที่เทคโนโลยีปัจจุบันใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ในการเลียนแบบความแตกต่างของระดับความเจ็บปวด อุปกรณ์ของเราตอบสนองต่อความดัน อุณหภูมิ และความเจ็บปวดจริง ๆ แล้วถ่ายทอดเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกต้อง ซึ่งหมายความว่าผิวหนังจำลองของเราจะรู้ถึงความแตกต่างของการสัมผัสปลายเข็มอย่างแผ่วเบา หรือบังเอิญถูกเข็มตำเข้าไป ความแตกต่างนี้ยังไม่เคยมีใครทำได้สำเร็จมาก่อน