پوستی الکترونیکی و شبیه پوست بیشتر که می تواند احساس کند

What if we didn't have skin? We would have no sense of touch, no detection of coldness or pain, leaving us inept to respond to any situation. The skin is not just a protective shell for organs, but rather a signaling system for survival that provides information on the external stimuli or temperature, or a meteorological observatory that reports the weather. Tactile receptors, tightly packed throughout the skin, feel the temperature or mechanical stimuli — such as touching or pinching — and convert them into electrical signals to the brain.
 

اگر پوست نداشتیم چه اتفاقی میفتاد؟  ما هیچ حسی نداشتیم ،ومتوجه نمیشدیم دردو سرما  راو  برای جواب به هرموقعیتی توانا نبودم پوست فقط یک پوسته محافظتی برای اندامها نیست و یک سیستم سیگنالینگ برای زنده ماندن است که اطلاعاتی درمورد محرک های خارجی یا دما یا رصدخانه هواشناسی که هوا را گزارش می دهد ، فراهم می کند.  گیرنده های لمسی ، کاملاً در سطح پوست ، دما یا را احساس می کند مثل لمس کردن یا نیشگون گرفتن و از طریق این ب سیگنال های الکتریکی به مغز تبدیل می کند.

The challenge for electronic skin, being developed for use in artificial skins or humanlike robots like the humanoids, is to make it feel the temperatures and movements like how human skin feels them as much as possible. So far, there are electronic skins that can detect movement or temperature separately, but none are able to recognize both simultaneously like the human skin.
چالشی برای پوست الکترونیکی که برای استفاده در پوستهای مصنوعی یا روباتهای شبیه انسان مثل انسان است ،حس حرارت دما و حرکات مثل احساس پوست پوست ممکن است.  اکنون پوسته های الکترونیکی هستن  که می توانند حرکت یا دما وحرارت  را به طور جداگانه تشخیص دهند ، اما هیچ یک قادر به تشخیص همزمان هر دو شبیه  پوست انسان نیستند.
A joint research team consisting of POSTECH professor Unyong Jeong and Dr. Insang You of the Department of Materials Science and Engineering, and Professor Zhenan Bao of Stanford University have together developed the multimodal ion-electronic skin that can measure the temperature and mechanical stimulation at the same time. The research findings, published on November 20th edition of Science, are characterized by making very simple structures through applying special properties of the ion conductors. یک گروه تحقیقاتی مشترک متشکل از استاد POSTECH Unyong Jeong و دکتر Insang You از گروه علوم و مهندسی مواد و پروفسور Zhenan Bao از دانشگاه استنفورد با هم پوست چند حالته یونی-الکترونیکی را تولید کرده اند که می تواند دما و تحریک مکانیکی را در  همان زمان.  یافته های تحقیق ، منتشر شده در نسخه 20 نوامبر Science ، با ساخت ساختارهای بسیار ساده ازروش استفاده خواص ویژه هادی های یونی مشخص می شود.

There are various tactile receptors in the human skin that can detect hot or cold temperatures as well as other tactile sensations such as pinching, twisting or pushing. Through these receptors, humans can distinguish between the mechanical stimuli and temperature. The conventional electronic skin fabricated so far had the issue of having large errors in measuring temperature if mechanical stimuli were applied to the skin. گیرنده های لمسی متونوع در پوست انسان وجود دارد که می تواند دمای گرم یا سرد و همه  احساسات لمسی مث فشار دادن ، پیچ خوردن دا تشخیص دهد.  از طریق این گیرنده ها ، انسان می تواندتفاوت  بین محرک های مکانیکی و دما رامتوجه شود. پوست الکترونیکی ساخته شده اکنون این مسئله را داشته است که اگر محرکهای مکانیکی روی پوست انجام شود ، خطاهای بزرگی در اندازه گیری دماوحرارت وجود دارد.

Human skin is freely stretchable yet unbreakable because it is full of electrolytes, so the joint research team made the sensor using them. They also took advantage of the fact that the ion conductor material containing electrolyte can have different measurable properties according to its measurement frequency. On the basis of the new finding, a multifunctional artificial receptor was created that can measure a tactile sensation and temperature at the same time. پوست انسان انعطاف پذیر و در عین حال نشکن است چون پر از الکترولیت است بنابراین گروه تحقیقاتی مشترک حسگر را با استفاده از آنها ساخته است.  آنها از این موقعیت استفاده کردند که ماده رسانای یونی حاوی الکترولیت با توجه به فرکانس اندازه گیری آن می تواند خواص قابل اندازه گیری متفاوتی داشته باشد.  بر اساس یافته جدید ، یک گیرنده مصنوعی چند منظوره ایجاد شد که می تواند همزمان یک احساس لمسی و دما را اندازه گیری کند
In addition, the research team derived variables — the charge relaxation time and the normalized capacitance — that only respond to temperatures in ion conductors and variables that only respond to mechanical stimuli. The outputs of the variables could be obtained measuring at only two measurement frequencies. The charge relaxation time, which is the time it takes for the polarization of the ions to disappear, can measure temperature and does not respond to movements, and the normalized capacitance can measure the movements without responding to temperature. علاوه بر این ، تیم تحقیق متغیرهایی را به دست آورد  زمان آرامش شارژ و ظرفیت خنثی شده – که فقط به دما در هادی های یونی و متغیرهایی پاسخ می دهند که فقط به محرک های مکانیکی پاسخ می دهند.  خروجی متغیرها را می توان فقط در دو فرکانس اندازه گیری کرد.  زمان آرامش شارژ  یعنی زمانی که برای از بین رفتن قطبش یونها لازم است می تواند دما را اندازه گیری کند و به حرکات پاسخ ندهد  و می تواند حرکات را بدون جواب دادن به دما اندازه گیری کند.

This artificial receptor with a simple electrode-electrolyte-electrode structure has great commercialization potential and accurately measures the temperature of the object applied as well as the direction or strain profile upon external stimuli such as squeezing, pinching, spreading and twisting این گیرنده مصنوعی با یک ساختار الکترود-الکترولیت-الکترود ساده دارای پتانسیل تجاری فراوانی است و دمای جسم اعمال شده و یا مشخصات‌را بر روی محرک های خارجی مانند فشار دادن و پخش شدن و چرخاندن با دقت متوجه میشود.
The multimodal ion-electronic skin, which can be freely stretched or modified but can also detect temperature, is anticipated to be applicable in wearable temperature sensors or in robot skins for humanlike robots like humanoids. پیش بینی می شود که پوست یونی-الکترونیکی چند حالته ، به راحتی قابل انعطاف پذیرواصلاح شده می باشد  اما می تواند حرارت را متوجه شود  در سنسورهای حرارتی پوشیدن  واحساس مث انسان است

"When an index finger touches an electronic skin, the electronic skin detects contact as a temperature change, and when a finger pushes the skin, the back part of the contact area stretches and recognizes it as movement," explained Dr. Insang You of POSTECH who is the first author of the paper. "I suspect that this mechanism is one of the ways that the actual human skin recognizes different stimuli like temperature and movement." دکتر اینسانگ تو از POSTECH توضیح دادهنگامی که انگشت اشاره یک پوست الکترونیکی رالمس می کند  پوست الکترونیکی تماس را به عنوان تغییرخرارت تشخیص می دهد و هنگامی که انگشت پوست را هل می دهد  قسمت پشت پوست که انگشت کشیده  شده و آن را به عنوان حرکت متوجه میشود که اولین نویسنده مقاله میگه من گمان می کنم که این مکانیسم یکی از راه هایی است که پوست واقعی انسان محرک های مختلف مانند دما و حرکت را تشخیص می دهد

"This study is the first step in opening the door for multimodal electronic skin research using electrolytes," remarked Professor Unyong Jeong of POSTECH and the corresponding author. "The ultimate goal of this research is to create artificial ion-electronic skin that simulates human tactile receptors and neurotransmitters, which will help restore the sense of touch in patients who have lost their tactile sensation due to illness or accidents."
 

 پروفسور یونیونگ جئونگ از POSTECH و نویسنده مربوطه اظهار داشت: "این مطالعه اولین گام در گشودن دریچه تحقیقات پوستی الکترونیکی چند حالته با استفاده از الکترولیت است و

 گفت هدف نهایی این تحقیق ایجاد پوست یونی-الکترونیکی مصنوعی است كه گیرنده های لمسی انسان و انتقال دهنده های عصبی را شبیه سازی میكند كه به شما در ترمیم حس لامسه در بیمارانی كه به دلیل بیماری یا حوادث احساس لمس خود را از دست داده اند كمك می كند.
The research was conducted with the support from the Global Frontier Project and the Mid-career Researcher Program of the Ministry of Science and ICT, and the Industrial Strategic Technology Development Program of the Ministry of Trade, Industry and Energy of Korea.
make a difference: sponsored opportunity این تحقیق با پشتیبانی از پروژه Global Frontier و برنامه محقق میانی کار وزارت علوم و ICT و برنامه توسعه فناوری استراتژیک صنعتی وزارت تجارت صنعت و انرژی کره انجام شده است
مترجم:زهرا طاهری
۲۰۲۰/۱۲/۲۳