دانشمندان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی (NCSU) نمونه اولیه‌ای از یک پچ پوستی قابل پوشیدن ساخته‌اند که با لرزش، وجود آلودگی‌های محیطی مانند گازها، ذرات معلق (آئروسل) و فلزات سنگین در آب را به کاربر هشدار می‌دهد.
این دستگاه که اندازه‌ای در حدود یک کارت ویزیت دارد، می‌تواند به‌عنوان پوست الکترونیکی (e-skin) برای ربات‌ها نیز استفاده شود. محققان امیدوارند این فناوری بتواند نسخه‌ای واقعی از دستگاه‌های تخیلی داستان‌های علمی تخیلی مانند «Dune» باشد یا جایگزینی برای دستگاه‌های فنلاندی برای شناسایی مقادیر خطرناک سیانوباکتری‌ها (cyanobacteria) در محیط باشد.
به گفته باهار اریم اوزون اوغلو (Baha Erim Uzunoğlu)، نویسنده اول مقاله و دانشجوی دکتری NCSU، هدف تیم تحقیقاتی، کوچک‌سازی حسگرها و ادغام آن‌ها در یک پچ قابل پوشیدن برای شناسایی خطرات احتمالی برای کاربر بوده است. این خطرات شامل فلزات سنگین در آب، گازهای خطرناک و ذرات معلق سمی می‌شوند.
پس از تشخیص آلودگی، این پچ با لرزش در برابر پوست کاربر، او را مطلع می‌کند. اوزون اوغلو دلیل استفاده از لرزش به‌جای ارسال هشدار به تلفن همراه را سرعت واکنش کاربر می‌داند: «اگر در معرض ماده خطرناکی قرار بگیرید، باید سریعاً مطلع شوید. اگر هشدار به تلفن شما ارسال شود، ممکن است بلافاصله آن را بررسی نکنید.»
برای اطمینان از جلب توجه کاربر، تیم تحقیقاتی از سیگنال‌های لمسی پیشرفته‌تری استفاده کرده است. آن‌ها سطحی بافتی و کوچک در محل تماس موتور و پوست ایجاد کرده‌اند که مانند حروف بریل عمل می‌کند و نوع خطر را مشخص می‌کند. اوزون اوغلو می‌گوید: «ما با تغییر اندازه و فاصله این برآمدگی‌ها، نحوه احساس لرزش را روی پوست کنترل کردیم تا حساسیتی ایجاد شود که توجه کاربر را جلب کند، نه اینکه مانند لرزش‌های ضعیفی باشد که ممکن است نادیده گرفته شوند.»
این پچ شامل باتری داخلی، حسگرهایی برای شش خطر محیطی، میکروکنترلر و یک محرک برای ایجاد لرزش است. همچنین، این دستگاه با پوششی از سلول‌های فتوولتائیک (photovoltaic) احاطه شده که با جذب نور خورشید، انرژی مورد نیاز خود را تأمین می‌کند. قابلیت شارژ مجدد در مناطقی که دسترسی به برق ندارند یا در مناطق فاجعه‌دیده، می‌تواند جان افراد را نجات دهد.
اوزون اوغلو می‌گوید: «ما متوجه شدیم فناوری برداشت انرژی، عمر باتری را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. به‌همراه مصرف کم انرژی حسگرها، این دستگاه می‌تواند تا حدود ۲۴ ساعت کار کند.»
با این حال، حسگرها برای تشخیص مواد شیمیایی خطرناک در آب یا هوا، باید با آن‌ها تماس مستقیم داشته باشند. بنابراین، اگر کاربر در محیطی امن مانند خانه یا خودرو باشد، خارج شدن برای بررسی خطر ممکن است خطرناک باشد. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی نسخه‌ای از پوست الکترونیکی برای ربات‌ها ساخته است که از مواد پیزوالکتریک ساخته شده و می‌تواند با لرزش محرک، سیگنال الکتریکی تولید کند و ربات را از خطر مطلع سازد.
آمای باندودکار (Amay Bandodkar)، نویسنده مشترک و استادیار مهندسی برق و کامپیوتر NCSU، می‌گوید: «پچ و پوست الکترونیکی ربات عمدتاً از قطعات آماده ساخته شده‌اند و تنها تعداد کمی از اجزای آن سفارشی‌سازی شده‌اند. این امر مقیاس‌پذیری فناوری را آسان‌تر می‌کند. همچنین، آرایه حسگرها ماژولار است، به این معنی که می‌توانید حسگرهایی را اضافه یا حذف کنید تا تنها خطرات مرتبط با کاربرد مورد نظر را نظارت کنید.»
لیلیان هسیائو (Lilian Hsiao)، نویسنده مشترک و دانشیار مهندسی شیمی و زیست مولکولی NCSU، این دستاورد را تحسین می‌کند: «دیدن اینکه می‌توان سیگنال‌های لمسی را در موادی با خواص مختلف کدگذاری کرد، شگفت‌انگیز است. این کار به‌ویژه در شرایط واقعی که افراد تمایل دارند از چنین دستگاهی استفاده کنند، چالش‌برانگیز بوده است. ترکیب قابلیت پوشیدن، حسگرهای پیشرفته و توانایی هشداردهی به کاربر، چیزی است که ما مدت‌ها روی آن کار کرده‌ایم.»
چرا این خبر مهم است؟
این پچ پوستی می‌تواند جان انسان‌ها را در برابر آلودگی‌های محیطی نجات دهد و به‌عنوان یک ابزار هشداردهنده فوری عمل کند. قابلیت تشخیص طیف گسترده‌ای از آلودگی‌ها و استفاده از فناوری‌های کم‌مصرف و خودشارژ، آن را به ابزاری کاربردی در شرایط مختلف تبدیل می‌کند. همچنین، کاربرد آن در ربات‌ها می‌تواند امنیت محیط‌های خطرناک را افزایش دهد.
وضعیت کاربران ایرانی
اطلاعاتی درباره دسترسی، عرضه یا کاربرد این فناوری برای کاربران ایرانی در دسترس نیست.