В прошлом году врачи и инженеры добились больших успехов в обеспечении пациентов с контролируемыми протезами конечностей. Например, DEKA "Luke Arm" дает владельцу достаточно точный контроль, чтобы есть палочками для еды - это также первая бионическая рука, одобренная FDA.
Связанный контент
- Эта Искусственная Нейронная Сеть Генерирует Абсурдные Линии Пикапа
Но общение с этими протезами - это улица с односторонним движением. Пользователи могут управлять руками, руками и ногами через тщательно разработанные соединения с существующими нервами и мышцами, но они не получают готовую обратную связь от протеза, как через настоящую кожу. Это означает, что они могут не знать, когда что-то горячо, очень деликатно или собирается выскользнуть из их рук.
Ранее на этой неделе исследователи из Сеульского национального университета и стартапа по носимым носителям MC10 в Кембридже, штат Массачусетс, представили свое решение: полимер, насыщенный сенсорами, разработанный для того, чтобы растягиваться и ощущаться как настоящая человеческая кожа, которая может покрывать протезные устройства и давать владельцам ощущение осязания. в будущем. Команда под руководством Дэ Хён Кима опубликовала свое исследование в журнале Nature Communications .
Ключевым нововведением здесь является гибкость - как с точки зрения физической ловкости, так и диапазона ощущений. В отличие от датчиков, которые использовались в предыдущих работах, Ким способны двигаться и растягиваться, как кожа. Тонкие полоски золота и силикона, встроенные в полимер, называемый эластомером, составляют до 400 датчиков на квадратный миллиметр. Полосы вплетены в решетку, которая позволяет материалу растягиваться с минимальным риском разрушения. Сеть растягиваемых электродов имитирует нервы. Вместе датчики могут определять температуру, влажность, давление и физическую нагрузку.
Однако не каждая часть материала растягивается одинаково, поскольку исследователи хотели сопоставить его гибкость с изменениями, присущими всему телу. «Некоторые части руки растягиваются только на несколько процентов, в то время как другие части растягиваются более чем на 20 процентов», - объяснила Ким в LiveScience . В то же время, различные области тела имеют более или менее гибкий изгиб; например, кожа над коленом более гибкая, чем на руке. Небольшие нагреватели в полимере дают ему тепло человеческой кожи.
Благодаря своему плетеному дизайну новая элегантная кожа может сгибаться без разрывов. (Courtesy Kim, et al. Nature Communications) Хотя проект обнадеживает, эксперты говорят, что пока он еще далек от реализации. «Эта демонстрация концепции интересна, но предстоит еще много тяжелой работы, чтобы продемонстрировать надежность и производительность, необходимые для перевода этого устройства в пригодные для использования протезы», - говорит Дастин Тайлер, профессор биомедицинской инженерии в Case Western Reserve. Университет, специализирующийся на нейронных интерфейсах, рассказал MIT Technology Review .
В частности, команда должна найти способ соединить кожу с центральной нервной системой человека, позволяя ему или ей испытывать ощущения, которые она обеспечивает. Прототип взаимодействует с нервной системой крысы с помощью ряда платиновых нанопроводов, обработанных для предотвращения воспаления. До сих пор исследователи успешно продемонстрировали, что кожа может вызвать сенсорную кору крысы, но не может сказать, какие чувства запускаются. Им нужно будет перейти к испытаниям на более крупных животных, а затем приступить к испытаниям на людях.
Работа Ким имеет концептуальную поддержку предыдущих усилий, которые обычно передают одно чувство за раз. Например, в прошлом году Тайлер и его коллеги из Медицинского центра по делам ветеранов Кливленда смогли передать ощущение прикосновения с помощью 20 датчиков в протезной руке, подключив устройство к нервным пучкам. А в начале этого года исследователи из Швейцарского федерального технологического института использовали аналогичный метод, чтобы позволить пациенту с помощью прикосновения различать форму предметов. Тем временем, команда из Северо-Западного университета успешно передала ощущения температуры и вибрации, используя существующие мышцы в качестве сенсорных усилителей.
Ким и его команда запатентовали свой дизайн, но на данный момент у них нет графика выпуска искусственной кожи для публики.
