ابتكر العلماء أول قزم يمشي في العالم يتعرق ويرتجف ويتنفس مثل الإنسان

أول قزم يمشي في العالم يولد الحرارة والرعشة والمشي والتنفس مثل الإنسان يمكن أن يساعد العلماء على فهم مرونة أجسامنا لمعاقبة موجات الحرارة.

أعاد العلماء في جامعة ولاية أريزونا (ASU) تصميم روبوت تستخدمه شركات الملابس للأدوات الرياضية لتقليد الوظائف الحرارية لجسم الإنسان.

تم تجهيز الروبوت التجريبي ANDI بمسام اصطناعية للتعرق الاصطناعي ودرجة الحرارة ومستشعرات تدفق الحرارة عبر 35 سطحًا مختلفًا تغطي جسم القزم.

مع قناة تبريد داخلية جديدة ، فإن ASU ANDI المحسّن هو أول قزم حراري مناسب للاستخدام في الهواء الطلق – مما يعني أنه يمكن للعلماء الآن إخضاع هذا التغير المناخي “الاختبار الوهمي” لدرجات الحرارة القصوى في صحراء أريزونا.

يموت آلاف الأشخاص كل عام بسبب أمراض مرتبطة بالحرارة ، وهو رقم ارتفع بسبب تغير المناخ. يأمل باحثو جامعة ولاية أريزونا في خفض هذا الرقم عن طريق إجراء اختبارات على ANDI لفهم كيفية استجابة الناس لدرجات الحرارة القصوى بشكل أفضل

قالت عالمة الغلاف الجوي جيني فانوس ، الأستاذة المشاركة في كلية الاستدامة بجامعة ولاية أريزونا: “لا يمكنك وضع البشر في مواقف شديدة الخطورة من الحرارة وتجربة ما سيحدث”.

لكن هناك مواقف نعرف عنها في الوادي يموت فيها الناس بسبب الحر ، وما زلنا لا نفهم تمامًا ما حدث.

“يمكن لـ ANDI مساعدتنا في اكتشاف ذلك.”

في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، يموت آلاف الأشخاص كل عام بسبب ضربة الشمس وغيرها من الأمراض المرتبطة بالحرارة ، وهو رقم يرتفع بسبب تغير المناخ.

في مقاطعة ماريكوبا بولاية أريزونا وحدها ، توفي 425 شخصًا بسبب مشاكل طبية متعلقة بالحرارة في عام 2022 – أكثر من مائة حالة الوفيات المرتبطة بالحرارة التي تم الإبلاغ عنها في عام 2021.

يمكن أن يتعرق مانيكين الحراري ، مع قنوات تبريد داخلية مخصصة لتدوير الماء البارد في جميع أنحاء جسمه

يأمل باحثو جامعة ولاية أريزونا في خفض هذا الرقم من خلال فهم أفضل لكيفية استجابة الأشخاص من مختلف الأعمار مع أنواع مختلفة من الجسم والحالات الطبية لموجات الحرارة الشديدة والتعرض الطويل للشمس والظروف القاسية الأخرى.

القيام بذلك ، ومع ذلك ، يطرح بعض التحديات التجريبية.

قال البروفيسور كونراد ريكاجفسكي من جامعة ولاية أريزونا لصحيفة أريزونا ريبابليك: “ لا ترغب في إجراء الكثير من هذه (الاختبارات) مع شخص حقيقي ”. “إنه أمر غير أخلاقي وسيكون خطيرًا”.

داخل ASU ، لا يختلف عمل مختبر ANDI كثيرًا عن حفنة من ANDIs الأخرى التي تتعرق داخل متاجر النماذج الأولية لصانعي الملابس الرياضية الرئيسيين. إنها أكثر شدة قليلاً.

في غرفة حرارية ، أطلق الباحثون على “الغرفة الدافئة” ، وتتعرض ANDI للرياح ، والإشعاع الشمسي ، ودرجات حرارة تصل إلى 140 درجة فهرنهايت.

بين التجارب ، يمكن إعادة برمجة ANDI للتفاعل كأشخاص مختلفين على أساس الوزن والعمر وعوامل أخرى.

ووفقًا لعالم الأبحاث في جامعة ولاية أريزونا أنكيت جوشي ، فإن “مريض السكري لديه تنظيم حراري مختلف عن الشخص السليم” ، والذي يقود أعمال النمذجة التي تدخل في ANDI. “حتى نتمكن من حساب كل هذا التعديل من خلال نماذجنا المخصصة.”

ويمكن أيضًا تعديل الغرفة الدافئة لمحاكاة مختلف سيناريوهات التعرض للحرارة الشائعة في أي بقعة ساخنة حول العالم.

بين التجارب ، يمكن إعادة برمجة ANDI للتفاعل مع ظروف الحرارة الشديدة كما لو كانت أنواعًا مختلفة من الأشخاص ، بناءً على الوزن والعمر والتاريخ الطبي وعوامل أخرى

يقود عالم الأبحاث في جامعة ولاية أريزونا أنكيت جوشي (أعلاه) أعمال النمذجة التي تسمح لـ ANDI بمحاكاة الاستجابات الجسدية لأنواع مختلفة من البشر عند تعرضهم لظروف الحرارة الشديدة

لكنها في الخارج في حرارة الصحراء الجنوبية الغربية حيث يواجه ANDI المعدّل في ASU أصعب تحدياته وأهم أعماله.

يمكن أن يتعرق القزم الحراري ، مع قنوات تبريد داخلية مخصصة لتدوير الماء البارد في جميع أنحاء جسمه ، بينما يحاكي ويسجل ردود فعل الإنسان على الحرارة من البيئات المعقدة.

تجمع مستشعرات ANDI بيانات مميزة عن تفاعل نوع الجسم مع الإشعاع الشمسي من الشمس ، والأشعة تحت الحمراء التي تنطلق من الأرض الإسفلتية الدافئة ، والحمل الحراري المنتشر في الهواء. الأمل ، جزئيًا ، هو أن يتمكن فريق جامعة ولاية أريزونا من البحث عن حلول لخطط بناء المجتمع.

عندما قام فريق ASU بتغطية ANDI بنسيج خاص ، فإن فتائل العرق المحاكية الخاصة به تقوم بتبريد الأسطح الروبوتية المحملة بالمستشعرات ، تمامًا كما لو كان إنسانًا حقيقيًا وغير مريح حقًا يتعرق في أريزونا.

هذا الصيف ، سوف تتعاون ANDI مع شريك جديد: الروبوت الحراري للأرصاد الجوية الحيوية ، MaRTy ، وهو مجموعة من أجهزة استشعار الحرارة المعقدة المركبة على عربة حديقة.

قالت أريان ميدل ، باحثة جامعة ولاية أريزونا التي تركز أعمالها في التخطيط والتصميم الحضري على قضايا المناخ: “يمكن أن تخبرنا MaRTy كيف تعدل البيئة المبنية كمية الحرارة التي تضرب الجسم”. “لكن MaRTy لا تعرف ما يحدث داخل الجسم.”

قال Middel: “يقيس MaRTy البيئة ، وبعد ذلك يمكن لـ ANDI أن تخبرنا كيف يمكن أن يتفاعل الجسم.”

ستأخذهم مهمات ANDI و MaRTy الأولى حول حرم جامعة ولاية أريزونا في تيمبي بجامعة أريزونا.

سوف يسافر الثنائي في منطقة مترو Phoenix لجمع البيانات حول ظروف المعيشة المحمومة والمعرضة للخطر، مثل شوارع الأحياء غير المظللة والمنازل المتنقلة القديمة سيئة التهوية مع مكيفات الهواء المعطلة.

جاء برنامج ANDI إلى جامعة ولاية أريزونا التي تم بناؤها خصيصًا من الشركة المصنعة Thermetics ، وذلك بفضل التمويل المقدم من برنامج الهندسة الرائدة من أجل الرخاء والصحة والبنية التحتية (LEAP HI) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية.