Protezy pokryje elektroniczna skóra. Ma pozwolić poczuć dotyk
Protezy kończyn mogą w przyszłości nie tylko zastępować utraconą rękę lub nogę, lecz także przekazywać informacje o dotykanych przedmiotach. Naukowcy z Washington State University opracowali elektroniczną skórę, która wykrywa nacisk i temperaturę. Teraz chcą połączyć ją z systemem przekazującym informacje z czujników do układu nerwowego, aby użytkownik protezy mógł odczuwać zarejestrowane bodźce.
Elektroniczna skóra wykrywa nacisk i temperaturę
Naturalna skóra nieustannie przekazuje do mózgu informacje o otoczeniu. Dzięki niej bez patrzenia wiemy, czy trzymany przedmiot jest ciepły, zimny, twardy lub miękki oraz jak mocno go ściskamy. Większość stosowanych obecnie protez nie zapewnia jednak takiej informacji zwrotnej. Naukowcy z Washington State University opracowali system elektronicznej skóry, który ma naśladować część funkcji naturalnego zmysłu dotyku. Wyniki ich pracy opublikowano w czasopiśmie „Cell Reports Physical Science”.
Elektroniczna skóra (e-skin) składa się z cienkich modułów zawierających czujniki nacisku i temperatury. Mogą one zbierać informacje zarówno na powierzchniach płaskich, jak i zakrzywionych. Dzięki dużej gęstości sensorów system rozpoznaje między innymi fakturę powierzchni oraz właściwości dotykanych materiałów. Jak informuje Washington State University, opracowane czujniki wykrywały bodźce z rozdzielczością nawet dziesięciokrotnie większą niż sensory wykorzystywane w dostępnych na rynku rękawicach wyposażonych w czujniki.
Nowe rozwiązanie ma pomóc wyeliminować jeden z problemów dotychczasowych systemów. Elektroniczne powłoki bywają kosztowne, mają ograniczoną powierzchnię i nie zawsze dobrze przylegają do protez. Próba dostosowania ich do konkretnego kształtu może natomiast pogorszyć dokładność pomiarów.
Elektroniczną skórę można dopasować do protezy
Badacze zastosowali metodę określaną jako „skanuj, modeluj i drukuj”. Najpierw skanowany jest kształt protezy, a następnie na podstawie jej geometrii projektuje się odpowiednie rozmieszczenie czujników. Elementy powstają z wykorzystaniem druku 3D i cięcia laserowego.
Poszczególne moduły można łączyć bez użycia kleju - zatrzaskują się podobnie jak klocki Lego. Pozwala to pokryć sensorami również protezy o nieregularnych kształtach oraz dopasować system do potrzeb konkretnego użytkownika. Zdaniem naukowców stosunkowo prosta metoda produkcji może również ograniczyć koszty wytwarzania takiej powłoki.
Rozwiązanie zostało zaprezentowane między innymi na protezie dłoni. Czujniki rozmieszczono w taki sposób, aby pokrywały palce i ich ruchome stawy, nie utrudniając zginania protezy.
E-skin ma zostać połączona z układem nerwowym
Chociaż elektroniczna skóra wykrywa nacisk i temperaturę, na obecnym etapie nie przekazuje tych informacji do układu nerwowego użytkownika. Oznacza to, że osoba korzystająca z protezy jeszcze nie odczuwa rejestrowanych przez sensory bodźców.
Naukowcy pracują obecnie nad urządzeniem, które będzie przekształcało dane z czujników w stymulację pobliskich nerwów. Docelowo sygnał o temperaturze lub sile nacisku miałby trafić do organizmu i zostać odebrany jako wrażenie dotykowe. Według badaczy rozwiązanie nie powinno wymagać wszczepiania implantu do mózgu ani przeprowadzania operacji. Dopiero połączenie elektronicznej skóry z takim systemem informacji zwrotnej mogłoby sprawić, że osoba po amputacji rzeczywiście poczuje, czego dotyka protezą.
Technologia pozostaje na etapie rozwoju. Zespół złożył tymczasowe zgłoszenie patentowe, jednak przed jej zastosowaniem u pacjentów potrzebne będą dalsze prace i testy. Opracowane czujniki stanowią na razie podstawę systemu, który w przyszłości może zbliżyć protezy do możliwości naturalnych kończyn.
Źródło: Radio ZET/cell.com/news.wsu.edu
Byłeś świadkiem czegoś niespodziewanego? Masz temat, którym powinniśmy się zająć?
Zgłoś sprawę przez Czerwony telefon Radia ZET
