Τον περασμένο χρόνο, οι γιατροί και οι μηχανικοί έχουν δει μεγάλη επιτυχία στην παροχή άκρων με εξαιρετικά ελεγχόμενα προσθετικά άκρα. Το DEKA "Luke Arm", για παράδειγμα, δίνει στον χρήστη ακρίβεια αρκετό έλεγχο για να τρώει με chopsticks-είναι επίσης το πρώτο bionic βραχίονα που εγκρίθηκε από το FDA.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτό το Τεχνητό Νευρωνικό Δίκτυο δημιουργεί παράλογες Γραμμές Ανάληψης
Αλλά η επικοινωνία με αυτά τα τεχνητά άκρα είναι κάτι μονόδρομο. Οι χρήστες μπορούν να ελέγχουν τα χέρια, τα χέρια και τα πόδια μέσω προσεκτικά σχεδιασμένων συνδέσεων με τα υπάρχοντα νεύρα και τους μυς, αλλά δεν παίρνουν την ανατροφοδότηση από το τεχνητό άκρο όπως θα κάνανε με το πραγματικό δέρμα. Αυτό σημαίνει ότι ίσως να μην γνωρίζουν πότε κάτι ζεσταίνεται, είναι εξαιρετικά ευαίσθητο ή πρόκειται να ξεφύγει από το χέρι τους.
Νωρίτερα αυτή την εβδομάδα, οι ερευνητές από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σεούλ και το MC10 που ξεκίνησε τη λειτουργία του στο Cambridge της Μασαχουσέτης αποκάλυψαν τη λύση τους: ένα πολυμερές με αισθητήρα που σχεδιάστηκε για να τεντώνει και να νιώθει σαν πραγματικό ανθρώπινο δέρμα που μπορεί να καλύπτει προσθετικές συσκευές και να δίνει στους χρήστες μια αίσθηση αφής στο μέλλον. Η ομάδα, με επικεφαλής τον Dae-Hyeong Kim, δημοσίευσε την έρευνά της στο περιοδικό Nature Communications .
Η βασική καινοτομία εδώ είναι η ευελιξία - τόσο από την άποψη της φυσικής δεξιοτεχνίας όσο και από το εύρος των αισθήσεων. Σε αντίθεση με τους αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες προσπάθειες, οι Kim's είναι σε θέση να κινηθούν και να τεντώσουν σαν δέρμα. Λεπτές λωρίδες χρυσού και σιλικόνης ενσωματωμένες σε ένα πολυμερές, που ονομάζεται ελαστομερές, ανέρχονται σε έως και 400 αισθητήρες ανά τετραγωνικό χιλιοστό. Οι ταινίες υφαίνονται σε ένα πλέγμα, το οποίο επιτρέπει στο υλικό να τεντωθεί με ελάχιστο κίνδυνο θραύσης. Ένα δίκτυο από τεντώσιμα ηλεκτρόδια προσομοιώνει τα νεύρα. Μαζί, οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν τη θερμοκρασία, την υγρασία, την πίεση και τη φυσική καταπόνηση.
Όχι, όμως, κάθε μέρος του υλικού εκτείνεται εξίσου, καθώς οι ερευνητές ήθελαν να ταιριάξουν με το εύκαμπτο του με παραλλαγές εγγενείς σε όλο το σώμα. "Ορισμένα τμήματα του χεριού τεντώνονται μόνο μερικά ποσοστά, ενώ άλλα μέρη [τεντώνονται] περισσότερο από 20 τοις εκατό", εξήγησε ο Kim στο LiveScience . Ταυτόχρονα, διάφορες περιοχές του σώματος έχουν περισσότερο ή λιγότερο εύκαμπτο. για παράδειγμα, το δέρμα πάνω από ένα γόνατο είναι πιο ευέλικτο από αυτό σε ένα χέρι. Μικρές θερμάστρες μέσα στο πολυμερές δίνουν τη ζεστασιά του ανθρώπινου δέρματος.
Χάρη στον υφαντό σχεδιασμό του, το νέο έξυπνο δέρμα μπορεί να λυγίσει χωρίς να σκιστεί. (Courtesy Kim, et al / Nature Communications) Παρόλο που το έργο είναι ενθαρρυντικό, οι ειδικοί λένε ότι απέχει πολύ από το να ασκηθεί. "Αυτή η επίδειξη απόδειξης έννοιας είναι ενδιαφέρουσα, αλλά υπάρχει πολύ σκληρή δουλειά που μένει να δείξει την ευρωστία και τις επιδόσεις που είναι απαραίτητες για τη μετατροπή αυτής της συσκευής σε χρήσιμα προσθετικά χέρια", δήλωσε ο Dustin Tyler, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Case Western Reserve Πανεπιστήμιο που ειδικεύεται σε νευρικές διεπαφές, δήλωσε στο MIT Technology Review .
Συγκεκριμένα, η ομάδα πρέπει να καταλάβει έναν τρόπο σύνδεσης της επιδερμίδας με το κεντρικό νευρικό σύστημα του ανθρώπου, επιτρέποντάς του να βιώσει τις αισθήσεις που παρέχει. Το πρωτότυπο αλληλεπιδρά με το νευρικό σύστημα ενός αρουραίου μέσω μιας σειράς νανοσωματιδίων λευκοχρύσου που αντιμετωπίζονται για την πρόληψη της φλεγμονής. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν αποδείξει με επιτυχία ότι το δέρμα μπορεί να προκαλέσει τον αισθητικό φλοιό του αρουραίου, αλλά δεν μπορεί να πει ποιες είναι οι αισθήσεις που ενεργοποιούνται. Θα χρειαστεί να προχωρήσουν στη δοκιμή σε μεγαλύτερα ζώα στη συνέχεια, προτού επιχειρήσουν σε δοκιμές στον άνθρωπο.
Η δουλειά του Κιμ έχει ένα εννοιολογικό σκέλος πάνω στις προηγούμενες προσπάθειες, οι οποίες γενικά εκφράζουν μια αίσθηση κάθε φορά. Για παράδειγμα, πέρυσι, ο Tyler και οι συνεργάτες του στο Ιατρικό Κέντρο Κλεβελανδών Υποθέσεων Βετεράνων μπόρεσαν να μεταδώσουν την αίσθηση της αφής μέσω 20 αισθητήρων σε προσθετικό χέρι, συνδέοντας τη συσκευή με δέσμες νεύρων. Και στις αρχές του τρέχοντος έτους, οι ερευνητές του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας χρησιμοποίησαν μια παρόμοια μέθοδο για να επιτρέψουν σε έναν ακρωτηριασμό να διακρίνει το σχήμα των αντικειμένων μέσω της αφής. Εν τω μεταξύ, μια ομάδα στο Northwestern University έχει μεταδώσει επιτυχώς τα αισθήματα της θερμοκρασίας και των κραδασμών χρησιμοποιώντας τους υπάρχοντες μυς ως αισθητικούς ενισχυτές.
Ο Kim και η ομάδα του κατοχύρωσαν το σχεδιασμό τους, αλλά δεν έχουν χρονοδιάγραμμα, σε αυτό το σημείο, για την απελευθέρωση του τεχνητού δέρματος στο κοινό.
