محققان کره جنوبی موفق به طراحی یک حسگر رشتهای فوقالعاده حساس، قابل انعطاف و کششپذیر شدهاند که قابلیت شناسایی سکته مغزی را فراهم میکند.
تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور «سئونگ کیون کانگ» (Seung-Kyun Kang) از دانشکده علوم و مهندسی مواد «دانشگاه ملی سئول» (SNU) به همراه محققانی از «دانشگاه دانکوک» (Dankook University)، «دانشگاه آجو» (Ajou University) و «دانشگاه پردو» (Purdue University) یک حسگر فشار با دقت فوقالعاده بالا تولید کردهاند.
این مطالعه نوآورانه حسگری با حساسیت بسیار بالا، انعطافپذیری مثالزدنی و توانایی کشش را معرفی میکند که قابلیت شناسایی فوری سکته مغزی را از طریق پایش مستمر جریان خون امکانپذیر میسازد و افقهای جدیدی را در رشته پزشکی دقیق مطرح میکند.
حسگرهای کششی انعطافپذیر به شناسایی سیگنالهای بیومکانیکی یا تغییر شکلها بر اساس نوسانات مقاومت الکتریکی مواد رسانا میپردازند. حسگرهای قبلی به دلیل حساسیت پایین و افت عملکرد در مواجهه با کششهای ناچیز، با محدودیتهایی مواجه شدند.
این محدودیتها چالشهای قابل توجهی را در زمینه تشخیص زودهنگام اختلالات وابسته به سیگنالهای فیزیولوژیکی مکانیکی و همچنین در ارزیابیهای اعتبار ساختاری و تحقیقات ایمنی پیشگیرانه به وجود میآورند. به عنوان نمونه، اختلالات عروقی مغزی نظیر خونریزی یا ایسکمی، معمولاً با کششهای بسیار کم همراه هستند و میتوانند تهدیدات جدی برای زندگی شوند.
به همین طریق، مواد ساختاری نیز معمولاً پیش از شکستن، تنها کششهای کمی را تحمل میکنند که میتواند به خسارات قابل توجهی منجر گردد. گروه پروفسور کانگ برای رفع این چالشها، حسگر جدید خود را ارائه کردهاند که حساسیت آن تا ۱۰۰ برابر بیشتر از حسگرهای قبلی است. این حسگر میتواند کششهای بسیار ناچیزی را شناسایی کند که معادل تغییرات طولی به اندازه یک اتم در سطح موی انسان است.
این حسگر نوین با تقویت تغییرات مقاومت الکتریکی در ترکهای نانومقیاس سطوح به حساسیت پیشرو خود رسید. به همین دلیل، توانایی آن در نظارت بر تغییرات بسیار کوچک در حین فرایندهای رشد میکروبی به وضوح نشان داده شد که از این جمله میتوان به شناسایی همزمان رشد ساختارهای کپک روی نان اشاره کرد.
این تیم تحقیقاتی در مقاله خود بیان کردند: این مطالعه تنها به بهبود عملکرد حسگرها مربوط نمیشود، بلکه به ارائه یک روش نوآورانه اشاره دارد که بر محدودیتهای اساسی فناوریهای قبلی فائق میآید. ما چشماندازهای وسیعی برای استفاده از این حسگر نه فقط در حوزه مهندسی زیستی و ابزارهای پزشکی، بلکه در زمینههایی مانند رباتیک، واکنش به بلایای طبیعی و نظارت بر محیط زیست پیشبینی میکنیم.
این تحقیق در نشریه «Science Advances» منتشر گردید.