طور الباحثون في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية (APL) واحدًا من أصغر أجهزة التبريد وأكثرها كثافة ، والمعروف باسم المبرد الكهروحراري ذو الأغشية الرقيقة القابل للارتداء (TFTEC) ، بالتعاون مع علماء الأعصاب لمساعدة مبتوري الأطراف على الشعور بالحرارة بأطرافهم الوهمية.
يفتح هذا التطور الرائد مجموعة واسعة من الوظائف الجديدة المفيدة ، بما في ذلك الأطراف الصناعية المحسنة ، وردود الفعل اللمسية في تنسيقات الواقع المعزز الجديدة (AR) ، وعلاجات التنظيم الحراري. بالنسبة لحالات الاستخدام مثل تخفيف الآلام ، من المحتمل أيضًا أن تكون هذه التكنولوجيا ذات قيمة في مجموعة من السياقات الصناعية والبحثية ، مثل إلكترونيات التبريد والليزر وحصاد الطاقة في الأقمار الصناعية ، وفقًا لـ scitechdaily.
بدأ تطوير TFTEC في APL في عام 2016 ، عندما بدأ Rama Venkatasubramanian ، مهندس أجهزة أشباه الموصلات وكبير تقني الأبحاث الكهروحرارية في APL ، في تطوير مواد وأجهزة كهروحرارية متطورة مصممة بالنانو لصالح برنامج MATRIX التابع لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ، وذلك لدعمها. من MATRIX ، طورت APL مواد متطورة من الأغشية الرقيقة الحديدية الكهربية تسمى الهياكل الهرمية الهندسية الفائقة (CHESS).
كانت خطوات فينكاتاسوبرامانيان في لعبة CHESS مهمة جدًا بحلول نهاية عام 2019 ، حيث سأل بوبي أرميغر ، الذي يشرف على فرع العلوم الاستكشافية في APL ، عما إذا كان يمكن استخدام جهازه لتسهيل الإحساس بدرجة الحرارة في الأطراف الوهمية لمبتوري الأطراف لتحسين الأطراف الاصطناعية ، منذ عام 2006 ، APL كان يقود البرنامج الثوري للأطراف الاصطناعية التابع لـ DARPA ، وهو جهد ركز على إنشاء طرف اصطناعي متحكم فيه عقليًا من شأنه استعادة القدرة الحسية والحركية شبه الطبيعية لمبتوري الأطراف العلوية.
بدأ Venkatasubramanian وفريق EM بالتعاون مع Armiger وفريق من علماء الأعصاب وعلماء الروبوتات كجزء من دراسة يدعمها مركز أبحاث علوم إعادة التأهيل في قسم الطب الفيزيائي وإعادة التأهيل (PM&R) في جامعة الخدمات الموحدة للعلوم الصحية ( USU) ، من خلال جائزة فرعية من Henry M.
قال فينكاتاسوبرامانيان: “تبلغ سماكة TFTEC أكثر من ملليمتر واحد ، ويزن 0.05 جرامًا فقط ، على غرار الضمادة اللاصقة الرقيقة ، ويمكن أن توفر تبريدًا مكثفًا في أقل من ثانية. كما أنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بمقدار الضعف مقارنة بالأجهزة الكهروحرارية الأكثر شيوعًا اليوم “. ، ويمكن تصنيعها بسهولة باستخدام أدوات أشباه الموصلات التي تستخدم أيضًا في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء [LED]إنه تطور مثير يمكن أن يكون له تداعيات هائلة على الأطراف الصناعية والتطبيقات اللمسية “.
لاختبار فعالية TFTEC ، قام الباحثون برسم خريطة للأحاسيس الحرارية في أيدي وهمية لأربعة مبتورين.
“عندما يفقد شخص ما جزءًا من أحد الأطراف ، تظل الأعصاب الموجودة داخل الطرف المتبقي ، مما قد يؤدي إلى إحساس” وهمي “في الطرف ، ويمكنك وضع أقطاب كهربائية على أجزاء مختلفة من ذراع المبتور حيث تنمو تلك الأعصاب وتنشط الإحساس. “
نشرت Nature Biomedical Engineering مؤخرًا نتائج من أبحاث TFTEC المكثفة لـ APL لمثل هذه التطبيقات الحسية ، والتي تضمنت توصيفًا على نطاق المختبر ، وتجارب مع مبتوري الأطراف ، وإثبات واقعي لهذا النهج. تشير الدراسة إلى أن TFTEC أثار أحاسيس التبريد في الأطراف الوهمية لجميع المشاركين أثناء المهمة. الكشف عن البرودة ، في حين أن التكنولوجيا الحرارية التقليدية فعلت ذلك في نصفهم فقط – قامت TFTEC بذلك ثماني مرات أسرع وبكثافة ثلاثة أضعاف. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمت TFTEC نصف الطاقة مقارنة بالأجهزة الكهروحرارية الحالية.
