Новая пластиковая кожа может добавить протезам чувство осязания

По словам исследователей, протезы конечностей в скором времени могут быть покрыты пластиковой кожей, которая эмитирует человеческое прикосновение.

Ученые сообщают о разработанной пластичной коже, способной подать сигналы о физическом контакте клеткам мозга.

"Кожа - это самая совершенная технология, которую разработала сама природа” сказал Бенджамин Ти - инженер-электрик, возглавивший исследования данной технологии в Стэндфордском университете. Он решил стать инженером, вдохновившись эпизодом из "Звездных Войн”, когда увидел Люка Скайвокера с роботизированным протезом вместо руки: "она была покрыта кожей, которая действительно могла чувствовать, мне показалось что это круто”. 

"В этом исследовании мы изучали клетки, которые способны чувствовать физическое давление” сказал Бенджамин, в данное время находящийся в агентстве по науке, технике и исследованиям в Сингапуре. Кожа на кончиках наших пальцев содержит своего рода датчики давления, которые создают и подают импульсы в мозг, когда они с чем-то соприкасаются. Частота, на которой создаются эти импульсы, дает информацию, о том какую поверхность мы трогаем. "Я пытался создать искусственную систему, которая имитирует биологическую” - добавил доктор Ти.

Бенджамин и его коллеги создали чувствительную поверхность для протезов, соединив крошечные пирамидки из резины, содержащие миллионы проводящих углеродных нанотрубок, с пластиковой кожей, используя электросхемы. Под давлением пластиковая кожа вырабатывает электроимпульсы. Чем выше давление, тем сильнее нанотрубки прижимаются друг к другу, это и увеличивает частоту проводимости импульсов напряжения. Важно отметить, что в отличие от предыдущих разработок это первая искусственная сенсорная система для создания цифровых сигналов, которая принудительно направляет информацию от кончиков пальцев и кодируется в частоте импульса.

Бенджамин и его коллеги утверждают, что электронная кожа способна генерировать ту же частоту импульсов напряжения, как и человеческая кожа, до 200 герц. Будучи цифровой, система потребляет мало энергии, это без сомнения, является очень важным моментом. Для имитации человеческого прикосновения на пластиковой коже нужно будет установить тысячи сенсоров, чтобы ощущать правильно, и это только на кончиках пальцев.

Исследователи соединили электронную кожу с головным мозгом мыши и к компьютеру для того что бы зафиксировать взаимодействие нейронов с сигналами, подаваемыми электрокожей. Они также использовали компьютер и показали руку робота, покрытую куском электрокожи для демонстрации того, что он может чувствовать давление.

Первые протезы с пластиковой кожей через 5 лет?

В настоящее время электронная кожа может ощущать лишь статическое давление, но не динамическое, это значит, что с ее помощью нельзя ощутить трение о поверхность, а только давление. Однако доктор Ти сказал, что собирается разработать ряд различных датчиков в течение следующих 5-ти лет, это позволит искусственной коже получить полный спектр функций, участвующих в физическом контакте, в том числе ощущение вибрации, текстуры и температуры поверхностей. Энергосодержащий слой необходимо будет добавить под пластиковую кожу и подключить к нервам носителя, используя "Нейрозонды”.

Бенджамин сказал, что люди с протезами смогут легче переносить фантомные боли или, вообще, избавиться от них.