U prošloj godini liječnici i inženjeri vidjeli su veliki uspjeh u pružanju amputiranih visoko kontroliranih protetskih udova. Primjerice, DEKA "Luke Arm" daje nositelju dovoljno preciznu kontrolu da jede palicama - to je ujedno i prva bionska ruka odobrena od FDA.
Povezani sadržaj
- Ova umjetna neuronska mreža generira apsurdne linije preuzimanja
Ali komunikacija s tim umjetnim udovima nešto je jednosmjerna ulica. Korisnici mogu kontrolirati ruke, ruke i noge kroz pažljivo dizajnirane veze s postojećim živcima i mišićima, ali ne dobivaju spremne povratne informacije od umjetnog udova onako kako bi prošli kroz stvarnu kožu. To znači da možda ne znaju kada nešto vruće, izuzetno osjetljivo ili uskoro ispadne iz njihovog razumijevanja.
Ranije ovog tjedna, istraživači sa Nacionalnog sveučilišta u Seulu i Cambridgea, startup MC10 sa sjedištem u Massachusettsu, predstavili su svoje rješenje: polimer opterećen senzorom dizajniran tako da se rasteže i osjeća kao prava, ljudska koža koja može pokriti protetske uređaje i pružiti korisnicima dodirivanje. u budućnosti. Tim, koji predvodi Dae-Hyeong Kim, objavio je svoje istraživanje u časopisu Nature Communications .
Ključna inovacija ovdje je fleksibilnost - i u pogledu fizičke spretnosti i raspona osjeta. Za razliku od senzora koji su korišteni u prethodnim naporima, Kim-ovi se mogu kretati i istezati poput kože. Tanke trake od zlata i silikona ugrađene u polimer, zvan elastomer, iznose do 400 senzora po kvadratnom milimetru. Trake su utkane u rešetku, što omogućava rastezanje materijala uz minimalan rizik od loma. Mreža rastezljivih elektroda simulira živce. Zajedno, senzori mogu otkriti temperaturu, vlažnost, tlak i fizička naprezanja.
Međutim, ne nalazi se svaki dio materijala jednako, budući da su istraživači željeli uskladiti njegov fleks s varijacijama svojstvenim cijelom tijelu. "Neki se dijelovi ruku protežu samo nekoliko posto, dok se drugi dijelovi [protežu] više od 20 posto", objasnila je Kim za LiveScience . Istovremeno, različita područja tijela imaju više ili manje fleksibilnost; na primjer, koža preko koljena fleksibilnija je od one na ruci. Mali grijači unutar polimera daju mu toplinu ljudske kože.
Zahvaljujući svom pletenom dizajnu, nova pametna koža može se fleksirati bez kidanja. (Ljubaznošću Kim i dr. / Nature Communications) Iako je projekt ohrabrujući, stručnjaci kažu da je još uvijek daleko od aktivnosti. „Ova demonstracija dokaza o konceptu je zanimljiva, ali preostaje mnogo napornog rada da se pokaže robusnost i performanse potrebne za prenošenje ovog uređaja u korisne protetske ruke“, Dustin Tyler, profesor biomedicinskog inženjerstva u Case Western Reserve Sveučilište koje se specijaliziralo za neuronska sučelja, priopćeno je iz MIT Technology Review .
Konkretno, tim mora smisliti način povezivanja kože s čovjekovim središnjim živčanim sustavom, omogućavajući mu da iskusi senzacije koje pruža. Prototip komunicira s živčanim sustavom štakora putem niza platinastih nanožitelja tretiranih kako bi se spriječila upala. Do sada su istraživači uspješno pokazali da koža može pokrenuti senzorni korteks štakora, ali ne mogu utvrditi koja su osjetila pokrenuta. Oni će morati krenuti na testiranje na većim životinjama prije nego što krenu u pokusa na ljudima.
Kimin rad ima konceptualno uporište u odnosu na prethodna nastojanja, koja uglavnom istodobno prenose jedan smisao. Primjerice, prošle godine Tyler i njegove kolege iz Medicinskog centra za veterane u Clevelandu uspjeli su prenijeti osjećaj dodira kroz 20 senzora u protetičkoj ruci povezivanjem uređaja s snopovima živaca. I početkom ove godine, istraživači iz Švicarskog Federalnog tehnološkog instituta upotrijebili su sličnu metodu kako bi amputiranom osobu omogućili da razlikuje oblik predmeta dodirom. U međuvremenu, tim sa Sveučilišta Northwestern uspješno je prenio osjećaje temperature i vibracije koristeći postojeće mišiće kao senzorna pojačala.
Kim i njegov tim patentirali su svoj dizajn, ali u ovom trenutku nemaju vremensku traku za ispuštanje umjetne kože javnosti.
