پژوهشگران چینی موفق به ساخت حسگر نوری فوقکوچکی به اندازه یک دانه برنج شدهاند که میتواند به رباتهای جراحی توانایی حس لامسه در زمان واقعی بدهد؛ فناوریای که میتواند دقت جراحیهای کمتهاجمی را بهطور چشمگیری افزایش دهد و خطر آسیب به بافتهای حساس بدن را کاهش دهد.
به گزارش interestingengineering، این حسگر که تنها ۱.۷ میلیمتر اندازه دارد توسط محققان دانشگاه شانگهای جیائو تونگ توسعه یافته و قادر است نیرو، فشار، کشش و پیچش را در تمامی جهات اندازهگیری کند. برخلاف حسگرهای رایج که به سامانههای الکترونیکی و سیمکشیهای پیچیده وابستهاند این فناوری جدید بر پایه نور کار میکند و میتواند در ابزارهای جراحی بسیار کوچک بهکار گرفته شود.
به گفته پژوهشگران این حسگر حتی توانسته ساختارهای پنهان شبیه تومور را در زیر بافتهای نرم شناسایی کند؛ قابلیتی که میتواند در آینده به تشخیص دقیقتر ضایعات در حین جراحی کمک کند.
جیانلانگ یانگ سرپرست تیم تحقیقاتی اعلام کرد که سامانههای جراحی رباتیک فعلی عمدتا به تصویربرداری متکی هستند و درک دقیقی از میزان تماس فیزیکی با بافت ندارند. او توضیح داد: اگرچه سیستمهای تصویربرداری مدرن میتوانند ساختارها را بهوضوح نمایش دهند اما اطلاعاتی درباره نیرو یا گشتاور واردشده ارائه نمیکنند و حسگرهای موجود نیز برای ابزارهای مینیاتوری بیش از حد بزرگ و پیچیدهاند.
در این فناوری یک فیبر نوری به نوک نرم و انعطافپذیری از جنس الاستومر متصل شده است. هنگام تماس با جسم این نوک تغییر شکل بسیار کوچکی پیدا میکند و همین تغییر باعث دگرگونی الگوی انتشار نور در داخل حسگر میشود. سپس یک دسته فیبر نوری، الگوی نور را به دوربین منتقل میکند و سامانه با استفاده از تحلیل دادهمحور و هوش مصنوعی میزان نیرو و گشتاور واردشده را در تمام جهات محاسبه میکند.
محققان میگویند این رویکرد نسبت به سامانههای متداول مانند حسگرهای مبتنی بر فیبر براگ سادهتر و فشردهتر است زیرا بهجای اندازهگیری جداگانه هر مؤلفه نیرو، وضعیت کلی تماس را بهصورت یکپارچه تحلیل میکند.
این حسگر در آزمایشهای مختلف عملکردی پایدار و دقیق از خود نشان داد و در چرخههای بارگذاری و تخلیه نیز میزان خطای بسیار کمی داشت. همچنین پژوهشگران آن را روی مدلهای ژلاتینی حاوی اجسام کروی سخت شبیه تومورهای پنهان در بافت آزمایش کردند و حسگر توانست محل این ساختارها را با موفقیت تشخیص دهد.
به گفته تیم تحقیقاتی این فناوری میتواند در جراحیهای کمتهاجمی بهویژه در فضاهای بسیار محدود مانند جراحیهای چشمی یا مسیرهای باریک داخل بدن، نقش مهمی ایفا کند. یانگ تاکید کرد: افزایش دقت و ایمنی ابزارهای جراحی میتواند کنترل پزشکان را در عملهای حساس بیشتر کند و احتمال آسیب ناخواسته به بافتها را کاهش دهد.
پژوهشگران اکنون در تلاشاند تا فرایند تولید این حسگر را پایدارتر کرده و نیاز به کالیبراسیون را کاهش دهند تا امکان استفاده تجاری و بالینی آن فراهم شود. همچنین قرار است این فناوری در سامانههای رباتیک پزشکی و صنعتی واقعی مورد آزمایش بلندمدت قرار گیرد. نتایج این پژوهش در نشریه علمی Optica منتشر شده است.
انتهای پیام/
