مستشعر بصري بحجم حبة الأرز يمنح الروبوتات الجراحية حاسة لمس فائقة لدقة غير مسبوقة

في خطوة علمية واعدة، نجح باحثون من جامعة شنغهاي جياو تونغ في تطوير مستشعر بصري متناهي الصغر، لا يتجاوز حجمه 1.7 مليمتر، أي ما يقارب حجم حبة الأرز. يهدف هذا الابتكار إلى تزويد الروبوتات بقدرة متقدمة على الإحساس بالضغط والحركة، مما يعزز بشكل كبير دقة تنفيذ المهام الحساسة، خاصة في مجال الجراحة.

تعتمد الدراسة، التي نُشرت على الموقع الرسمي لجامعة شنغهاي جياو تونغ، على تقنية بصرية متطورة تحول التغيرات الدقيقة في الضوء، الناتجة عن الضغط أو الحركة، إلى بيانات قابلة للمعالجة بواسطة أنظمة الذكاء الاصطناعي. وقد جاءت هذه النتائج ضمن المنشورات البحثية المتخصصة للجامعة في تقنيات الروبوتات الطبية.

يشرح الباحثون أن آلية عمل المستشعر تقوم على دمج مادة مرنة في طرف ليف بصري. تتغير بنية هذه المادة عند ملامسة أي جسم، مما يؤدي إلى تغير في نمط انتقال الضوء داخل الليف. تُنقل هذه الإشارات بعد ذلك إلى كاميرا خاصة، حيث تُحلل عبر خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحويلها إلى قراءات دقيقة لقوة الضغط والحركة والانزلاق والالتواء. ويتميز التصميم الجديد ببنية مبسطة تعتمد على قناة بصرية واحدة، مما يسهل تصغير حجمه ودمجه في الأدوات الطبية الدقيقة.

تكمن الأهمية الكبرى لهذه التقنية في قدرتها على تحسين تعامل الروبوتات الجراحية مع الأنسجة البشرية الحساسة. فأنظمة الروبوتات الحالية تواجه تحديات في الإحساس بالقوة المناسبة أثناء العمليات الدقيقة، مما قد يؤدي إلى أخطاء غير مقصودة على الرغم من دقتها الميكانيكية العالية.

خلال التجارب المخبرية، استخدم الباحثون المستشعر للكشف عن أجسام صلبة مخفية داخل مواد هلامية تحاكي الأنسجة البشرية. وقد أظهر المستشعر قدرة فائقة على تحديد مواقع هذه الأجسام من خلال رصد اختلافات الصلابة أثناء الحركة فوق السطح.

وعلى الرغم من النتائج الواعدة، يؤكد الباحثون أن التقنية لا تزال في مراحلها التجريبية. وتواجه تحديات تتعلق بعمليات التصنيع الدقيقة، وضمان الاستقرار والموثوقية، بالإضافة إلى الحاجة لمزيد من الاختبارات قبل اعتمادها في البيئات الطبية الفعلية. وتمثل هذه التقنية خطوة حاسمة نحو تطوير الجيل القادم من الروبوتات الجراحية، مع التوسع المستمر في استخدام الأنظمة الروبوتية في العمليات الطبية المعقدة والدقيقة.