ابزارهای الکترونیکی ‌ناپدیدشونده

تصور همه ما از ابزارهای الکترونیکی، مجموعه سختی از مدارها، پردازشگرها، باتری‌ها و قطعات سیلیکونی، مسی یا پلاستیکی است. ناگفته پیداست که این مجموعه مواد هیچ سنخیتی با بدن موجود زنده ندارد‌ اما اکنون محققان پس از سال‌ها تحقیق توانسته‌اند مدارهای الکترونیکی را طوری بسازند که از طرف بدن به عنوان عامل بیولوژیک غیرخطرناک شناسایی ‌و پس از انجام کارشان براحتی در بدن حل ‌شوند.

کد خبر: ۶۲۰۸۷۷

جان راجرز محقق چهل و پنج ساله بیش از 15 سال است که به تولید ابزارهای الکترونیکی ‌ پرداخته است که نمی‌شکنند و براحتی خم می‌شوند . ابزارهای او، از بخیه‌های جراحی گرفته که دمای پوست را بررسی می‌کند تا حسگرهایی که وقتی عمر مفیدشان تمام شد حل می‌شوند و از بین می‌روند را شامل می‌شود. این گروه آخر براحتی وارد محیط نرم و مرطوب بدن موجودات زنده می‌شوند و اثری از خود برجای نمی‌گذارند.

راجرز و همکارانش با ساخت این ابزارها قصد دارند بسیاری از محدودیت‌های موجود را حذف کنند.

چشم مرکب

آیا تا به حال پیش آمده که با مگس‌کش به جان مگسی بیفتید اما موفق نشوید او را گیر بیندازید؟ مگس به دلیل دامنه دید وسیع و در نتیجه ترتیب توانایی بسیار بالایش در شناسایی هر حرکت کوچکی، می‌تواند خود را از مهلکه نجات دهد. در واقع چشم‌های مرکب این حشره، اطلاعات را با کمک صدها هزار گیرنده بصری به نام ریزچشمک که کل سطح منحنی چشم مگس را پوشانده‌، اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند. هرچه گیرنده بیشتر باشد اطلاعات بیشتری جمع‌آوری شده و این حشره دقیق‌تر می‌بیند.

راجرز و تیمش اخیرا یک دوربین عکاسی با الهام از چشم مرکب این حشره ساخته‌اند. آنها به جای ساختن یک لنز منحنی جهت متمرکز کردن نور درون یک صفحه مسطح، بسته‌ای حاوی تعداد زیادی لنز با اندازه‌های بسیار ریز ساختند. هریک از این لنز‌ها به یک حسگر نور متصل است و چیزی که این دوربین را منحصر به فرد می‌کند این است که در آن واحد می‌تواند تمام جهت‌ها را مشاهده کند. همچنین می‌تواند روی اشیای دور و نزدیک کاملا فوکوس کند. هر لنز فقط باید میدان دید بسیار کوچکی را پوشش دهد. این دوربین برای دستگاه‌های پزشکی چون آندوسکوپی بسیار مفید است. البته رزولوشن این دوربین نسبتا پایین است و راجرز در نظر دارد تعداد ریزچشمک‌ها را تا آنجا افزایش دهد که قدرت دیدشان را قوی‌تر از هر موجود زنده‌ای کند.

مراقب الکترونیکی

روزی را تصور کنید که الگویی نامنظم از جریان الکتریکی در قلبتان رخ دهد و موجب نامنظم زدن ضربان قلبتان شود، اما درست قبل از این‌که قلبتان گرفتار بی‌نظمی پایدار شود و جانتان را به خطر اندازد، شبکه‌ای از صدها حسگر وارد عمل می‌شوند. این شبکه، مجموعه‌ای از ضربان‌های الکتریکی به قلبتان وارد می‌کند و ریتم نرمال قلب را بازمی‌گرداند و شما ذره‌ای هم از مشکلات فوق را حس نمی‌کنید. راجرز با ایجاد ردیفی از حسگرهایی که درست مانند بدن انسان شکل می‌گیرند به این ابزار پیشرفته دست یافته است. حسگرهای قلب از مواد سبک و انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند و درون پوشش الکترونیکی بسیار نازک شبیه قلب جاسازی شده‌ و اندازه‌گیری‌های مربوط به فعالیت‌های قلبی را بلادرنگ انجام می‌دهند. بنا به گفته راجرز، هدف، شناسایی علایم اولیه آریتمی قلب و وارد کردن اندازه ولتاژ مناسب به اندام به جای وارد کردن حجم وسیعی از ولتاژ در چند نقطه از بدن به صورت شوک‌های الکتریکی است. این جریان ملایم و مناسب جلوی انقباض الیاف قلب را می‌گیرد. این ابزار که نام غشای خارجی قلب مصنوعی به خود گرفته است روی خرگوش‌ها آزمایش شده و بزودی در بیماران هم به کار گرفته می‌شود.

ابزار دیگر راجرز، به ردیابی علایم اولیه حمله صرع تخصیص داده شده است. این ابزار برخلاف پیوندهای دیگر مغز که یا روی جمجمه قرار می‌گیرند یا مجبورند وارد بافت مغزی شوند، روی سطح مغز می‌نشیند. از طرفی الکترودهای امروزی فقط می‌توانند یا بخش وسیعی از مغز را اسکن کنند، یا جزئیات مربوط به بخش کوچکی از مغز را در اختیار محقق قرار دهند‌ در‌حالی‌که ابزار راجرز هر دو کار را با هم و بخوبی انجام می‌دهد.

فقط کمی آب روی آن بریز

به طورکلی ابزارهای الکتریکی از موادی ساخته می‌شوند که هرچند آب عملکرد آنها را مختل می‌کند اما هیچ وقت در آب حل نمی‌شوند. اما راجرز و همکارانش دستگاه‌های الکترونیکی‌ای طراحی کرده‌اند که دقیقا مخالف این شرایط عمل می‌کنند.

این ابزارها پس از گذشت مدت زمان مشخص که می‌تواند از چند دقیقه تا چند سال باشد، حل شده و بدون این‌که کوچک‌ترین ردی از خود برجا بگذارند ناپدید می‌شوند. چنین دستگاه‌های الکترونیکی ناپایداری می‌توانند در مکان‌های جراحی مراقب عفونت‌ها بوده، از ورود آنها جلوگیری کنند و سپس ‌ طی برنامه‌ای از پیش تعیین شده جذب بدن شوند.

آنها همچنین می‌توانند مثلا مورد استفاده حسگرهای محیطی، کنترل نشت نفت یا محیط آلوده به مواد شیمیایی قرار گیرند و سپس به محض رخداد فاجعه‌ای در آن مواد حل شده و به پاکسازی محیط مشغول شوند و به این ترتیب کار شاق عملیات پاکسازی را براحتی انجام دهند. دستگاه‌های الکترونیکی ناپایدار همچنین برای ارتش باارزش هستند، چراکه می‌توانند با کمک این حسگرها، اطلاعات حساس را جمع‌آوری کرده و سپس در هوا یا در صورت امکان در آب ناپدید شوند. این ابزارهای ناپایدار نه‌تنها در محیط حل می‌شوند، بلکه بی‌ضرر هم هستند تا آنجا که راجرز برای اثبات بی‌ضرر بودنشان یکی از آنها را بلعید.

راجرز و گروهش، حتی ابزارهای غیرعایقی ساختند تا در عرض ده تا 20 ثانیه حل شوند، اما می‌شود آنها را به گونه‌ای ساخت که از چند ثانیه تا چند سال هم دوام داشته باشند. آنها با استفاده از الکتریسیته، غشای منعطفی طراحی کردند تا به‌جای دارو به کشتن باکتری‌ها بپردازد.

می‌توان با کمک جریان الکتریکی ضعیف این ابزار، عوامل بیماری‌زا را با‌حرارت از بین برد. این روش در حیوانات باعث می‌شود جلوی مقاوم‌سازی‌شان در‌برابر آنتی‌بیوتیک گرفته شود.

در آزمایشی که اخیرا انجام شده است این ابزار ‌توانست هم میکروب‌های موجود در ظرف مخصوص کشت میکروب در آزمایشگاه و هم میکروب‌های زیر پوست موش آزمایشگاهی را از میان بردارد. در واقع بیماران جراحی دو هفته وقت لازم دارند تا از خطر عفونت‌های پس از جراحی در امان بمانند.

پوست دوم

ابزارهایی که انقباض‌های ماهیچه‌ای و دیگر فعالیت‌های بیولوژیکی بدن را بررسی می‌کنند حجیم‌تر از آن هستند که همه جا مانند بیمارستان یا آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار بگیرند. راجرز و همکارانش امیدوارند این ابزارها را با کمک صفحه مدارهای بی‌سیم به خیابان و خانه‌ها بیاورند، به طوری که مستقیما روی پوست چاپ شوند و به بررسی یک‌سری عملکردهای بیولوژیکی از جمله میزان ضربان قلب، دمای پوست، فعالیت ماهیچه و مقدار آب بدن بپردازند.

محققان گروه راجرز در نسخه قبلی پوست الکترونیکی‌شان یک‌سری حسگر دما، ردیاب‌های نور و دیگر اجزا، درون ورقه‌ای از جنس پلاستیک جمع‌آوری کرده بودند و این پوست به صورت خالکوبی موقت روی بدن قرار می‌گرفت و بدون این‌که بشکند براحتی خم می‌شد و کش می‌آمد. اما مدل فعلی‌کمتر از یک‌میکرون ضخامت دارد، نیازی به حمایت پلیمر ندارد و به‌طور مستقیم روی پوست مهر می‌شود و به وسیله نوعی اسپری، بانداژ شده و سرجایش محکم قرار می‌گیرد. این ابزار چنان راحت است که فرد می‌تواند حضور آن را بخوبی تحمل کند و دو هفته بعد مانند لایه مرده پوست از بدن جدا می‌شود. در ضمن بسیار بی‌آزار بوده و در هر نقطه‌ای از بدن مانند پوست گلو براحتی کار گذاشته می‌شود.