211service.com
Dirbtinė oda, kuri jaučia ir tempiasi, kaip tikra
Kai kurias aukštųjų technologijų protezuotas galūnes gali valdyti jų savininkai, naudodami nervus, raumenis ar net smegenis. Tačiau dėvėtojas negali pasakyti, ar objektas yra karštas, ar netrukus išslys iš priedėlio gniaužtų.
Ši elektronika prikrauta pirštinė pagaminta iš medžiagų sluoksnių su tampriais aukso ir silicio jutikliais.
Medžiagos, aptinkančios šilumą, slėgį ir drėgmę, gali padėti tai pakeisti, nes protezavimas suteikia jutimo galimybių. Grupė Korėjos ir JAV mokslininkų dabar sukūrė polimerą, sukurtą imituoti tikros odos elastingumą ir didelės raiškos jutimo galimybes.
Polimeras yra užpildytas tankiais jutiklių tinklais, pagamintais iš itin plono aukso ir silicio. Paprastai trapus silicis yra serpantino formų, kurios gali pailgėti, kad būtų galima ištempti. Išsami informacija apie darbą paskelbta šiandien žurnale Gamtos komunikacijos .
Ištempiamos jutimo medžiagos buvo kuriamos daugelį metų (žr. Ištempiamas silicis ir Ištempiamos elektronikos kūrimas). Tačiau tai kol kas jautriausia medžiaga, kurioje yra net 400 jutiklių kvadratiniame milimetre.
Jei turite šiuos didelės skiriamosios gebos jutiklius per visą pirštą, galite lytėti taip pat, kaip įprasta ranka perduotų smegenis, sako Roozbeh Ghaffari, kuris prisidėjo prie tyrimų ir vadovauja pažangių technologijų plėtrai. MC10 , startuolis Kembridže, Masačusetso valstijoje, kuriantis nešiojamus gaminius iš lanksčių, jutikliais pakrautų medžiagų.
Be to, mokslininkai sureguliavo jutiklius taip, kad jie turėtų tinkamus tempimo diapazonus, priklausomai nuo to, kurioje rankos vietoje jie būtų. Jie naudojo judesį fiksuojančias kameras, kad ištirtų, kaip juda ir išsitiesia tikroji ranka, o paskui pritaikydavo įvairias silicio formas skirtingoms protezinės odos vietoms, kad būtų galima ištempti.
Parodyta, kad išmaniosios odos prototipo dalis su integruotais jutikliais yra ištempta 20 procentų.
Galiausiai, toliau stengdamiesi, kad medžiagos atrodytų tikroviškesnės, jie pridėjo pavarų sluoksnį, kuris sušildo ją iki maždaug tokios pačios temperatūros kaip žmogaus oda.
Naujoji išmanioji oda sprendžia tik vieną iššūkio dalį – suteikia protezavimo prietaisams pojūčio. Didesnė problema yra sukurti patvarius ir tvirtus ryšius su žmogaus nervų sistema, kad dėvėtojas iš tikrųjų galėtų pajusti, ką jaučia.
Grubiai demonstruodamas tokią sąsają, projektui Seulo nacionaliniame universitete vadovavęs Dae-Hyeong Kim sujungė išmaniąją odą su žiurkės smegenimis ir sugebėjo išmatuoti gyvūno jutimo žievės reakcijas į jutimo įvestį. Tačiau tai neparodė, ar žiurkė jautė karštį, spaudimą ar drėgmę, ir kokiu mastu. Norėdami tiksliai pasakyti apie jausmus, Kim sako, kad turime pereiti prie didesnių gyvūnų, o tai būtų mūsų ateities darbas.
Vis dar yra didelis atotrūkis tarp to, ką gali padaryti naujos medžiagos, ir to, ką esamos sąsajos iš tikrųjų gali perduoti žmogaus smegenims, sakoma. Dustinas Taileris , Case Western Reserve universiteto biomedicinos inžinerijos profesorius ir neuronų sąsajų ekspertas. Šis koncepcijos įrodymas yra įdomus, tačiau belieka daug sunkiai dirbti, kad būtų parodytas tvirtumas ir našumas, būtinas norint, kad šis prietaisas taptų tinkamas protezuoti rankas, sako jis.
Tik neseniai buvo pademonstruota sąsaja, galinti atkurti žmogaus pojūčius, kai Taileris su kolegomis aprūpino tokią sistemą ranką praradusiam Klivlando srities vyrui (žr. „Dirbtinė ranka su tikru jausmu“). Vyras galėjo valdyti ranką naudodamas raumenų sąsają, o maždaug 20 protezuotos rankos jutiklių perdavė jam jutiminę informaciją per elektrodą, pritvirtintą prie jo rankos kelmo nervo. Tai leido jam sužinoti, ar paėmė ką nors minkšto, pavyzdžiui, vyšnią, ir neleisti sutraiškyti vaisių.