مزایا و مضرّات استفاده از گاز نیتروژن در لاستیک خودرو:
در ابتدااز گاز نیتروژن در تایر هواپیماها و ماشین های سنگین نظامی و بعد از این ها در اتومبیل های مسابقه ای مورد استفاده قرار گرفت. اما در سال های اخیر در خودروهای سواری و سنگین نیز مورد استفاده قرار می گیرد . این تکنولوژی نیز مانند دیگر تکنولوژی ها مزایا و معایب بسیاری به همراه دارد. از مهمترین مزایای استفاده از گاز نیتروژن در تایر خودرو می توان به افزایش عمر لاستیک و رینگ اشاره کرد . هوای معمولی دارای 21% اکسیژن و 78% نیتروژن و 1% گازهایی همچون اوزون،آرگون و نیز مقداری رطوبت است . از آنجا که لاستیک ها از سیم های فولادی تشکیل شده اند و جنس رینگ ها نیز فولادی یا آلمینیومی است ،وجود این رطوبت که به واسطه وجود اکسیژن است منجر به برقراری واکنش شیمیایی با فلزات موجود در رینگ و لاستیک می شود که خوردگی رینگ و لاستیک ها و به دنبال آن کاهش عمر آنها را به همراه دارد .

اما از آنجایی که در تایرهایی که با گاز نیتروژن پر شده اند ، عنصر اکسیژن حذف شده است در نتیجه رطوبت مورد اشاره حذف و رینگ و لاستیک از خوردگی مصون می مانند. از دیگر مزایای استفاده از گاز نیتروژن می توان به بزرگتر بودن مولکول های آن اشاره کرد که حاصل آن خروج کمتر آن ها از تایر است . بنابر تحقیقات 5 درصد هوای درون هر تایر در هر ماه به فضای بیرون منتقل می شود که این خروج هوا به مرور باعث کاهش فشار باد تایر و به دنبال آن برهم خوردن تعادل میان فشار هوای تایر ها می شود . مولکول های نیتروژن نسبت به گاز اکسیژن بزرگتر هستند و از آنجایی که خطر فرار مولکول های بزرگتر کمتر است بنابراین کاهش فشار گاز نیتروژن در تایر کمتر است .

تجارب و مطالعات شرکت میشلین مبنی بر کمتر بودن سرعت کاهش فشار گاز نیتروژن (حدود 3 برابر) نسبت به هوای معمولی خود شاهدی بر این ادعا است . از سوی دیگر می توان به کاهش مصرف سوخت در خودروهایی که تایر آنها با گاز نیتروژن پر شده است اشاره کرد .

از آنجا که نیروی کشش و حرکت خودرو از طریق چرخ هاست ، وزن چرخ نیز تاثیر مستقیم بر میزان کشش و سرعت خودرو دارد . وزن بالاتر چرخ باعث بیشتر گاز خوردن موتور می شود تا تفاوت کشش به وجود آمده جبران شود که خود افزایش مصرف سوخت خودرو را به همراه دارد . اما از آنجا که گاز نیتروژن نسبت به دیگر گازها سبکتر است ، سبکی تایری که با آن پر شده است (به دلیل آنکه گاز نیتروژن باعث کاهش 4 درصدی از وزن هوای درون تایر است ) را نیز به همراه دارد بنابراین مصرف سوخت به دلیل سبک تر بودن چرخ ها کاهش پیدا می کند . اما مهمتر از آن کاهش اصطکاک تایرهای پر شده با نیتروژن نسبت به انواع عادی است که این موضوع نیز تاثیر بسزایی در کاهش مصرف سوخت دارد .

گرمای کمتر ،سایش کمتر مزایایی که تا کنون برای نیتروژن مرور کردیم بیشتر برای خودروهای شهری مناسب است اما نیتروژن به طور گسترده در خودروهای مسابقه ای مورد استفاده قرار می گیرد . این خودروها نیتروژن را نه برای کاهش مصرف سوخت ، بلکه برای مسائلی حیاتی تر در جریان رقابت به کار می گیرند. یکی از مهمترین مزایای استفاده از نیتروژن در تایر خودرو به جای بهره گیری از هوای معمولی کاهش دمای تایر است گاز نیتروژن سریعتر از هوای معمولی گرما را از دست می دهد . این گرما که بر اثر سایش تایر به سطح آسفالت ایجاد می شود از یک سو عمر تایر های خودرو را به شدت کاهش می دهد و از سوی دیگر، تایرها را مستعد ترکیدن می کند . در کنار اینها به دلیل آنکه تغییرات حجمی نیتروژن در مقابل گرما بسیار کمتر از هوای معمولی است .

به این معنی که نیتروژن با دریافت دمایی برابر با هوای معمولی کمتر افزایش حجم پیدا می کند و منبسط می شود . در زمان کارکرد خودرو در شرایط سخت مانند حرکت بر روی آسفالت بسیار گرم و یا رانندگی پر فشار در پیست های مسابقه تایر هایی که با گاز نیتروژن پر شده اند کمتر دچار افزایش فشار می شوند که همین امر ایمنی این تایر را در مقایسه با تایرهای عادی افزایش می دهد . از دیگر مزایای استفاده از گاز نیتروژن در تایر خودرو و نرم شدن لاستیک ها است . همانطور که می دانید تنها قسمتی از خودرو که در تماس مستقیم با سطح جاده است تایرها می باشند . میزان انعطاف پذیری تایرها در تماس با جاده نرمی خودرو و راحتی سرنشینان را به همراه داد . از سوی دیگر نرمی لاستیک ها منجر به نرم تر شدن و عدم کوبش زیادتر از معمول کمک فنر ها می شود به دلیل آنکه بخشی از تنش موجود توسط تایر بدلیل انعطاف پذیر بودن آن گرفته شده است .

علاوه بر این نرمی لاستیک و بهتر کار کردن کمک فنر ها موجب سالم ماندن جلوبندی خودرو است . این عامل در مرور زمان استهلاک کمتر قطعات جلوبندی خ.درو و کمک فنر ها و در نهایت سالم ماندن اتاق خودرو را به همراه دارد . این دو مزیت نیتروژن باعث شده است استفاده از آن در خودروهایی که به مدت طولانی در جاده های کشور و به خصوص جاده های جنوب ایران رفت و آمد می کنند یک انتخاب ایده آل باشد کهمی تواند ایمنی این خودرو ها را به شکل قابل ملاحظه ای افزایش دهد ضمن آنکه به دلیل افزایش فشار کمتر ، تایرهایی که با این گاز پر شده اند در زمان حرکت بر روی آسفالت گرم ، نرمتر از تایر های معمولی عمل می کنند که این امر به وضوح در زمان راندن در جاده های کشور با تایرهای نیتروژنی از سوی راننده و سرنشینان احساس می شود .

از دیگر مزایای استفاده از گاز نیتروژن در تایر ها افزایش قابلیت ترمز گیری خودرو است . ار آنجا که تایرهایی که با نیتروژن پر شده اند نرم تر هستند فرآیند ترمزگیری خودرو با اطمینان و کاملتر صورت می گیرد . در رانندگی با سرعت بالا مانند پیست های مسابقه و نیز در ترمز گیری های شدید تایر های پر شده با نیتروژن بدلیل نرمی عملکرد بهتری از خود نشان می دهند و بنابر تحقیقات به عمل آمده ترمز گیری خودرو ها با این تایر ها تا 30 درصد افزایش می یابد که رانندگی ایمن تری را به همراه دارد .

روی دیگر سکه :استفاده از گاز نیتروژن برای پر کردن تایرها در کنار مزایای فراوانی که به آن اشاره شد ،مشکلاتی نیز دارد که تا کنون مانع از همه گیر شدن استفاده از آن شده است . از مواردی که جای تامل بسیاری را به همراه دلرد قیمت بالای استفاده کردن از نیتروژن است . تجهیزات تولید نیتروژن در مقایسه با پمپ های تولید هوای فشرده گران قیمت تر هستند و به همین دلیل باد کردن تایر با نیتروژن نیز گران تمام می شود که در کشورمان تا 4500 تومان برای هر تایر نیز می رسد . از طرف دیگر از دیگر مواردی که می بایست مد نظر فرار داد میزان خلوص گاز نیتروژن تزریق شده و اطمینان از صحت درجه خلوص بیان شده است . در اینجا بیان دیدگاههای متفاوت در مورد خلوص گاز نیترئژن در پر کردن تایر ها ، خالی از لطف نیست . تحقیقات شرکت بریجستون خلوص 93 تا 95 درصد را بیان می کند حال آنکه تحقیقات شرکت فورد تفاوتی بین درجه خلوص 96 تا 99 درصد را قایل نمی باشد . در این میان دستگاههای تولید نیتروژن با تکنولوژی بسیار ساده و مفیدی توسط شرکت های تولیدکننده ای تجهیزات ساخته شده اند .

از نکات قابل تامل در مورد این دستگاهها می توان به مواردی چون تولید نیتروژن با خلوص 98 درصد ،زمان کوتاه تخلیه و مکش باد هر لاستیکو زمان باد کردن لاستیک با گاز نیتروژن ،در حدود یک دقیقه اشاره کرد . لازم به ذکر است در این حالت حتی اگر هوای داخل تایر پیش از تزریق نیتروژن بطور کامل تخلیه نشود مشکلی وجود ندارد چون از یک سو این هوا به مرور خود از لاستیک خارج می شود و از سوی دیگر خلوص نزدیک به 90 درصد نیتروژن نیز کارکرد مناسبی دارد . این خلوص در دفعات بعدی باد زدن تایر به حالت ایده آل نزدیک می شود .

نسل جدید پلیمرهای خود-درمانگر با سرعت بهبود 60 ثانیه ای پلیمرهای خود-درمانگر قبلیش بر اساس ترکیبات آلی و باندهای شیمیایی فعالیت ترمیم را انجام می دادند، در عوض پلیمر جدید از باندهای کووالانت و حرارت برای این عمل بهره می برند.
 
احتمالا قبلا هم درباره مواد پلیمری که خودشان را ترمیم می کنند چیزهایی شنیده باشید. این مواد در صورت پاره شدن، به راحتی به درمان خودشان می پردازند و برای این کار هم تنها به 30 دقیقه تابش اشعه ماوراء بنفش احتیاج دارند. این پلیمرها دارای حافظه بوده، شکل خودشان را قبل از آسیب به خاطر دارند و بعد از هرگونه آسیبی سعی می کنند دوباره به شکل قبلی برگردند
خبر بهتر هم اینکه محققان به تازگی توانسته اند زمان درمانگری را از 30 دقیقه به کمتر از یک دقیقه کاهش دهند. پلیمرهای خود-درمانگر قبلی بر اساس ترکیبات آلی و باندهای شیمیایی فعالیت ترمیم را انجام می دادند، در عوض پلیمر جدید از باندهای کووالانت و حرارت برای این عمل بهره می برند.
در آزمونی که توسط Burnworth و تیم تحقیقاتی اش صورت گرفت، یک لایه از این پلیمر را به صورت فیلمی با ضخامت 350 تا 400 میکرومتر درآورده و سپس 50 تا 70 درصد ضخامت آن را برش دادند. آنگاه بخش بریده شده را طی دو بازه زمانی متوالی 30 ثانیه ای در برابر اشعه ماورابنفش با طول موج 320 تا 390 نانومتر و قدرت 950 مگاوات بر سانتی مترمربع قرار دادند. محل برش ترمیم شد! آنگاه برای مقایسه استقامت پلیمر ترمیم شده با پلیمر واقعی، از طیف سنجی اتمی استفاده کرده و دیدند که محل برش کاملا ناپدید شده است.
در صورتی که روزی این پروژه صنعتی شود، شاهد تحول بزرگی در صنایع مختلف (از پزشکی تا الکترونیک و نظامی) خواهیم بود. تصور کنید شکستگی موبایل تان به راحتی ترمیم می شود. یا فیبرنوری و کابل های اینترنتی که دیگر لنگر کشتی باعث قطعی یک ماهه شان نمی گردد. یا اندام های مصنوعی که به این راحتی خراب نمی شوند.
شما چه آینده ای را برای این پلیمر خود-درمانگر پیش بینی می کنید؟

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.

بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند.

در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماکرومولکول ها، ترکیبات داخل سلولی هستند که قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شکل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این که این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی که از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده کننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیک ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.

اول استفاده از پلاستیک هایی که درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند. این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.

دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیک قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی که مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود که منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در کشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، کشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.

هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید که به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید کنند که عبارتند از:گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم ها که از این میان گیاهان و میکروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.

گیاهان تولیدکننده
بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیک گیاهان تولیدکننده فیبر مانند کتان، کنف و ... متمرکز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واکنش های مولکولی درون سلولی گیاهان که به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیک و بیوتکنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری که در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) است. این ماده از نظر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی کردن ژن تولید کننده پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات در گیاهان معمولی که قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید کنند. گیاهان، نیشکر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیک انتخاب شده اند که ژن تولید کننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات قادرمی سازد.

ارگانیه های تولیدکننده بیوپلیمر ها
درحدود 80 سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات از باکتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند که تولیدات بیوپلیمری باکتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند.

بیوپلیمر هایی که سلول های باکتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیکی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میکروبی در طبیعت به عنوان ترکیبات داخل سلولی میکروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی که باکتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می کنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یک منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می کنند.

همچنین هنگامی که محیط اطراف باکتری غنی از کربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باکتری دچار کمبود باشد، باکتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می کند. باکتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واکنش های تخمیری استفاده می کنند که در این واکنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یک باکتری به نام استافیلوکوکوس اپیدرمیس ساخته می شود که روی تفاله های حاصل از واکنش های روغن گیری دانه های کنجد رشد می کند و این بیوپلیمر را می سازد.

PHB در درون سیتوپلاسم باکتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینکلوژن بادی) ذخیره می شود که این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واکنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده کرد.در یک نتیجه گیری کلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیک ها و پلیمر های نفتی می توان گفت که با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها که مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها کاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیکی که هم آلوده کننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، کاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر کشورها، درکشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین کردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم.

پیوند مغز انسان با اعضای بدن مصنوعی عصبی...


    

بسیاری براثر سوانح مختلف و یا بیماری های پزشکی اعضای بدن خود را از دست می دهند باعث نقص عضو آنان می شود، باید، تا پایان عمر با این مشکل زندگی کنند. در طول گذشته، وسایل و اعضای مصنوعی تاحدودی به کمک این افراد آمده و توانسته درصدی از این ناتوانی را جبران کند. به طور مثال می توان از دست و پای مصنوعی، سمعک و نظایر آن نام برد. اما این ادوات نتوانسته اند که راهکار کلی، خصوصاً برای آنان که نقص عضوشان شدید باشد، مانند قطع دست و یا پا، ناشنوایی و نابینایی مؤثر واقع شوند.
    تاکنون تلاش های بسیاری برای بهبود و تکامل اعضای مصنوعی بدن انجام شده ولی آخرین دست آورد که خبر بسیار خوبی برای این گونه ناتوانی هاست اینکه مهندسین علوم پزشکی، با یاری رایانه، سعی در ادغام و ارتباط مغز انسان با اعضای مصنوعی کرده تا شخص بتواند از آن مانند سایر اعضای بدن خود استفاده کامل ببرد.
    
    

    
    دانشمندان دریافته اند که می توان مغز انسان را با اعضای مصنوعی بدن پیوند داد. بطور مثال دست مصنوعی متصل به شخص فقط با اراده او برای گرفتن اشیاء، مانند دست سالم، عمل می کند. شاید این موضوع کمی ساده به نظر برسد ولی باید گفت که ارتباط مغز با اعضای مصنوعی کاری، بس دشوار و نیازمند انجام آزمایش های متعدد و سعی و خطای فراوان است.
    
    
    رشته های عصبی مغز
    گرچه ممکن است بخشی از گوشت و استخوان های یک عضو و یا حتی همه آن به طور کامل از دست رفته باشد ولی رشته های عصبی و مغز انسان که درگذشته با آن ارتباط داشته و به آن فرمان می داده اکثراً باقی و سالم می مانند در این میان مغز انسان همواره سعی در ارتباط با عضو از دست رفته می کند، در حالیکه ادامه اندام آسیب دیده وجود خارجی ندارد. این مانند تلفنی است که می خواهد با گیرنده خود تماس گرفته اما جوابی دریافت نمی کند.
    اکنون با بکارگیری الکترودهای میکروسکوپی، رایانه و برنامه های آن و با انجام عمل جراحی، پزشکان سعی در راه اندازی ادواتی مانند دوربین، میکروفن و یا موتور کرده اند که به طور مستقیم، از مغز انسان فرمان می گیرد. با چنین اقدامی از این پس، یک شخص نابینا، می تواند ببیند، ناشنوا بشنود و دست مصنوعی دکمه های پیراهن را ببندد. در آینده به افرادی که عضوی از بدن خود را از دست داده اند. عضو مصنوعی جدیدی پیوند زده می شود که از مغز فرمان گرفته که نام آن »عضو مصنوعی عصبی« یا به قول فیلم های تخیلی بایونیک خواهید بود.
    
    
    آرزوی یک مادر!
    مادر »آیدین کلی« می گوید: زمانی که فرزندم به دنیا آمد متوجه ناشنوایی او شدم و در جریان معالجات، هیچ گونه وسایل کمک شنوایی به او یاری نرساند. من فقط او در آغوش گرفته و گریه می کردم. چگونه او مرا خواهد شناخت و نام مرا به زبان خواهد آورد؟ یک روز من و همسرم یک بطری بزرگ را محکم به زمین کوبیدیم تا شاید او بشنود، ولی هیچ عکس العملی از خود نشان نداد. در فوریه سال2009، جراحان بیمارستان »جان هاپکینز«22 الکترود بسیار کوچک را در بخش گوش میانی او که ارتعاشات را دریافت می کرد قرار دادند. میکروفن به کار گرفته شده اصوات را دریافت و علایم را به الکترودها که مستقیماً به سیستم های عصبی متصل هستند، می فرستاد. یک ماه پس از عمل جراحی متوجه شدیم که او به صداها واکنش نشان می دهد. او با شنیدن صدای من سر خود را می چرخاند. این بسیار شگفت انگیز بود. او اکنون در حال گذرانیدن یک دوره درمان شنوایی است و به فراگیری اصوات و زبان پرداخته و در حال یادگیری است.
    تاریخ تلاش برای کاربرد دست و پای مصنوعی به سالیان بسیار گذشته برمی گردد. یک مؤسسه در شیکاگو ایالات متحده یکصد سال است که در این زمینه فعالیت دارد. ریاست آن می گوید، در این مدت طولانی تفاوت زیادی در کاربرد دست و پای مصنوعی به وجود نیامده است و فقط مواد آن از چرم به پلاستیک ارتقا یافته و کاربرد مفاصل پیشرفته تر شده است. در اعضای مصنوعی جدید موتور و کلیدها افزوده شده است. به طور مثال برای یک نوع دست مصنوعی کلیدهایی برروی سینه شخص نصب و او می تواند با چانه خود و فشار دادن کلید مربوطه، حرکاتی مانند بالا یا پایین رفتن و جمع شدن دست و نظایر آن را انجام دهد. باید گفت که این یک عمل خسته کننده بوده و گردن شخص بسیار خسته می شود. اخیراً بسیاری از سربازان برگشته از جنگ عراق که دارای نقص عضو شده اند برای دریافت کمک به این سازمان مراجعه می کنند.
    
    
    ماجرای »آماندا کیت«
    »آماندا کیت« در یک سانحه رانندگی، تصادف خودرو با یک کامیون، به شدت مجروح و دست چپ خود را از دست داد. این یک واقعه دردناک برای او بود. همسر این معلم40 ساله در سال2006 در اینترنت خواند که برای آزمایش یک بازوی مکانیکی که مستقیماً از مغز فرمان می گیرد نیاز به داوطلب هست. آماندا و شوهرش پذیرفتند. سازمان تحقیقات مهندسی بیوپزشکی»RIC« که در این زمینه فعالیت دارد: پروژه بازوی بایونیک خود را آغاز کرد. با انجام آزمایش ها مشخص شد که سیستم عصبی آماندا هنوز سالم و قادر است فرامین مغز را به بازو منتقل کند. به این ترتیب یک سیستم رایانه می توانست این فرامین را دریافت و موتورهای نصب شده برروی بازو را به حرکت درآورد. ولی تنها مشکل عمده ارتباط فرامین مغز با بازوی مکانیکی بود، زیرا سیستم های عصبی هادی الکتریسیته قادر به پیوند با کابل رایانه نبود. از سویی چون رشته های عصبی، میانه خوبی با سیم های فلزی ندارد و اتصال آنها به یکدیگر ممکن است باعث ایجاد عفونت شود، وصل کردن رشته های عصبی به سیم ها کار درستی نمی توانست باشد. تنها چاره، دریافت امواج ارسالی از مغز به انتهای رشته عصبی و ردیابی آن توسط الکترودهای نصب شده برروی پوست بدن بود.
    
    

    
    اولین گام ترمیم رشته های پاره شده توسط عمل جراحی و قرار دادن آنها زیر پوست باقی مانده دست بود. باید این خطوط ارتباطی مرتب و در مکان مناسب قرار می گرفت. بعد از عمل جراحی و پس از گذشت چند ماه، این رشته ها میلیمتر به میلیمتر رشد کرد به طوری که سه ماه بعد آماندا می توانست آنها را زیر پوست خود احساس کند به این ترتیب و برای نخستین مرتبه، اولین بازوی آزمایشی بر روی شانه چپ آماندا نصب شد.
    اکنون الکترودهای نصب شده در زیر این بازو فرامین حرکتی ارسالی از مغز را دریافت و رایانه نصب شده در پشت او آنها را تبدیل به فرامین حرکتی کرده و به موتورهای دست او می داد. حالا زمان آن رسیده بود که دست به حرکت درآید. الکترودها فرامین را از مغز دریافت و بازو به حرکت درآمد. این یک واقعه بزرگ بود.
    »کیت« همسر آماندا می گوید که بار اول این موضوع به این سادگی نبود و نیاز به تمرین بسیار داشت. حالا او قادر شده تا بدون انجام کار خاصی دست خود را فقط با تفکر، مانند دست دیگر به حرکت درآورد. او قادر است یک نان را با چاقو بریده و یا یک فنجان قهوه را بردارد. به علت نداشتن حس دست در برخی موارد نمی داند چه مقدار فشار برای گرفتن یک وسیله مانند یک فنجان کاغذی لازم است. برای نخستین مرتبه زمانی که یک فنجان را برداشت آنقدر آن را فشرد که فنجان له شد. به نظر او فقط با تمرین می توان پیشرفت کرد. بعد از گذشت چند ماه آماندا به کلاس درس بازگشت. بچه ها همه تعجب کرده بودند و به او معلم بایونیک می گفتند. او با لبخند با همه دست داد و گفت می خواهید برایتان دست بزنم و چنین کرد.
    مهندسین طراحی این بازو از کار خود بسیار راضی هستند و در تلاشند که بتوانند حس را نیز در این بازو بوجود آوردند تا او بتواند با لمس کردن، حس دست طبیعی خود را داشته باشد. تاکنون تعداد250 نفر دیگر از این روش استفاده کرده و پیش بینی می شود تعداد آنها بسیار افزایش یابد.
    
    
    چشم های بایونیک
    چشم های بایونیک نیز می توانند بعد از گوش و دست و پا به کار رود در صورتی که چشمی آسیب دید، با روش گفته شده می توان بینایی را به آن برگرداند. یکی از این افرادی که بینایی خود را به علت بیماری از دست داده بود، برای معالجه، به مهندسین بیوتکنیک مراجعه کرد. بعد از بررسی های بسیار و انجام عمل جراحی، این بیمار یک عینک با شیشه تاریک دریافت کرد که در روی آن یک دوربین ویدیویی با سیستم ارسال امواج نصب شده بود. این ویدیو، امواج دریافتی را به یک کامپیوتر متصل به کمربند وی منتقل می کند که سلول های مغز قادر به تشخیص آن هستند و آنها را به یک دریافت کننده در پشت گوش او ارسال می دارند! در عمل، یک سیستم متصل به داخل چشم که در یک مربع شامل16 سری الکترود، به ظرافت در شبکیه قرار دارد امواج را دریافت می کند و ارسال می کردند. امواج نوری، الکترودها را تحریک و آنها سلول ها را در آخر، مغز بقیه کار را انجام می دهد. ابتدا بیمار توانست خطوطی را در لبه و کنارهایش مشاهده کند. در سال2006 تیم مهندس پزشکی تعداد الکترودها را به60 افزایش دادند. این شبیه دوربین هایی با تعداد پیکسل های بیشتر بود. عینک جدید وضوح را بسیار بیشتر کرد. حالا بیمار می تواند تصاویر بیشتر و بهتری را دریافت کند. به طور مسلم در آینده بیناسازی از طریقی که گفته شد کامل تر خواهد شد.
    
    
    مغزها به کار می افتد
    دانشمندان در تلاشند که فن آوری بیوتکنیک را برای مغز انسان نیز فراهم کنند. در یک پروژه بنام »دروازه مغز« آنها می خواهند دستگاهی بسازند که به مغز متصل شده و فرامین حرکتی را برای آن دسته بیماران که بخشی از مغزشان از بین رفته و قادر به حرکت نیستند به اعضای بدن ارسال کند. اگر این کار نیز با موفقیت انجام پذیرد این بیماران قادر به حرکت و برداشتن اشیا خواهند بود.
    در تحقیق دیگری، پژوهشگران در حال مطالعه برروی ساخت مصنوعی »هیپوکامپوس« بخشی از مغز هستند که ذخیره کننده حافظه انسان است. این برای افرادی به کار خواهد رفت که بخشی از حافظه خود را از دست داده اند.
    آنچه تاکنون انجام گرفته بسیار شفگت انگیز بوده ولی باید گفت که هنوز راه بسیاری در پیش است. برخی از این وسایل با بدن انسان سازگاری نداشته و مشکلاتی را به وجود می آورند. دید بیماری که از آن صحبت شد، هنوز برای عبور از خیابان کافی نیست. آماندا بازوی جدیدی گرفته که می تواند بهتر کارهای خود را انجام دهد. او می خواهد چکش، قلم و اسباب بازی ها را به راحتی برداشته و با آنها کار کند.
    پژوهشگران می گویند که ما به افراد ابزاری می دهیم که بتوانند نقص عضو خود را تا حدودی جبران کنند. هنوز راه بسیاری در پیش است و تلاش خواهیم کرد اعضایی بسازیم که نه تنها تمام فعالیت های مورد نظر را انجام دهد بلکه دارای حس نیز باشد.