Sztuczna skóra to krok w kierunku bionicznych dłoni

Dzięki finansowaniu z Departamentu Obrony USA kilku badaczy czyni postępy w kierunku protez rąk bardziej zbliżonych do ludzkich – takich, które dają użytkownikom poczucie kontroli i dotyku.

Opuszki palców tej protetycznej dłoni pokryte są nową formą sztucznej skóry, która może przyjmować niewielkie gradienty nacisku.

Naukowcy ze Stanford ogłosili nowy typ czujnika nacisku w postaci płaskiego, elastycznego materiału, który może ostatecznie służyć jako sztuczna skóra, która może przejść przez protetykę, umożliwiając użytkownikom nie tylko manipulowanie przedmiotami, ale także ich odczuwanie. Czujniki wysyłają impulsy, które mózg interpretuje w celu określenia określonego zmysłu dotyku. To bezpośrednio naśladuje system biologiczny, mówi główny badacz Zhenan Bao.

Skóra wykonana jest z tworzywa sztucznego, na którym nadrukowany jest wzór wafla, dzięki czemu jest ściśliwy. Wewnątrz osadzone są nanorurki węglowe — maleńkie cylindry z czystego węgla, które przewodzą prąd. Ściśnięcie materiału zbliża pręty do siebie, tworząc szybsze impulsy wraz ze wzrostem ciśnienia.

W artykule w tym tygodniu w Nauka , Bao i koledzy twierdzą, że czujniki mogą wychwycić gradacje ciśnienia, które są równoważne różnicy między mocnym i bezwładnym uściskiem dłoni. To tylko jeden składnik dotyku i nie był testowany na ludziach. Zamiast tego Bao i jej koledzy wysłali sygnały do ​​kawałków mózgu myszy in vitro – tylko po to, by pokazać, że mogą zmusić czujnik do komunikacji z neuronami.

Mimo to jest to obiecujący krok w dążeniu do urzeczywistnienia protez kończyn. Nie da się zrobić nic z protezą ręki, jeśli nie czujesz, mówi Sliman Bensmaia, biolog i neurobiolog obliczeniowy, który pracuje nad sztucznymi kończynami na Uniwersytecie w Chicago. Mówi, że dotyk jest trudny do odtworzenia, ponieważ jest to zaskakująco złożony zmysł. Możemy nie tylko odróżnić jedwab od satyny, ale także odróżnić tani jedwab od dobrego jedwabiu. Robimy to, ponieważ nasza skóra potrafi wyczuwać tekstury z dokładnością do dziesiątek nanometrów.

W końcu naukowcy mają nadzieję na skierowanie informacji ze sztucznych czujników do nerwów obwodowych, które kiedyś były połączone z utraconą ręką. Stworzyli już interfejsy, które dają użytkownikom możliwość otwierania i zamykania dłoni (patrz Sztuczna ręka z prawdziwym uczuciem ). To, czego chcieliby w następnej kolejności, to dobra koordynacja, która pozwala nam poruszać każdym palcem z osobna.

A to będzie wymagało impulsów elektrycznych, które będą podróżować w obie strony – sygnałów z mięśni i nerwów pacjenta poruszających protezę oraz czujników dających pacjentowi naturalnie wyglądające informacje zwrotne. Jest to zadanie tłumaczeniowe, po części, ponieważ próbują sprawić, by czujniki mówiły językiem układu nerwowego, mówi Dustin Tyler, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Case Western Reserve.

Najtrudniejsze jest stworzenie interfejsu między protezą a pacjentem, który pozwala na przekazywanie tego języka w całej jego złożoności. Nie jesteśmy w punkcie, w którym możemy odtworzyć naturalny dotyk, ale jesteśmy w punkcie, w którym możemy przekazać użyteczne wrażenia dotykowe, mówi Bensmaia.

ukryć