211service.com
Konstgjord hud ger ett steg mot bioniska händer
Med finansiering från det amerikanska försvarsdepartementet gör flera forskare framsteg mot mer mänskliga proteshänder – sådana som ger användarna en känsla av kontroll och beröring.
Fingertopparna på denna handprotes är täckta med en ny form av konstgjord hud som kan ta upp små tryckgradienter.
Forskare från Stanford tillkännagav en ny typ av trycksensor i form av ett platt, flexibelt material som så småningom kan fungera som en konstgjord hud som kan gå över proteser, vilket gör att användare inte bara kan manipulera föremål utan också känna dem. Sensorerna skickar pulser som hjärnan tolkar för att fastställa en viss känsel. Det härmar direkt det biologiska systemet, säger ledande forskare Zhenan Bao.
Skalet är tillverkat av plast som är tryckt med ett våffelmönster för att göra det komprimerbart. Inbäddade inuti finns kolnanorör - små cylindrar av rent kol som leder elektricitet. Att klämma ihop materialet för stavarna närmare varandra, vilket skapar snabbare pulser när trycket ökar.
I en tidning i veckans nummer av Vetenskap , Bao och kollegor hävdar att sensorerna kan ta upp graderingar i tryck som motsvarar skillnaden mellan ett fast handslag och ett slappt. Detta är bara en komponent av beröring, och den testades inte på människor. Istället skickade Bao och hennes kollegor signalerna till skivor av mushjärna in vitro - bara för att visa att de kunde få sensorn att kommunicera med neuroner.
Ändå är det ett lovande steg i strävan att göra proteser mer verkliga. Det är omöjligt att göra mycket av någonting med en handprotes om du inte kan känna, säger Sliman Bensmaia, en biolog och beräkningsneuroforskare som arbetar med konstgjorda lemmar vid University of Chicago. Touch, säger han, är svårt att återskapa eftersom det är en förvånansvärt komplex känsla. Vi kan inte bara skilja silke från satin, utan också skilja billigt silke från bra silke. Vi gör detta eftersom vår hud kan känna av texturer ner till 10-tals nanometer.
Så småningom hoppas forskarna kunna kanalisera information från artificiella sensorer till de perifera nerverna som en gång var kopplade till den förlorade handen. De har redan skapat gränssnitt som ger användarna möjlighet att öppna och stänga sina händer (se En konstgjord hand med riktig känsla). Vad de skulle vilja härnäst är den fina koordineringen som gör att vi kan flytta varje finger separat.
Och det kommer att kräva att elektriska pulser färdas åt båda hållen – signaler från en patients muskler och nerver som förflyttar protesen och sensorer som ger en naturlig återkoppling till patienten. Det är en översättningsuppgift, delvis, eftersom de försöker få sensorerna att tala nervsystemets språk, säger Dustin Tyler, professor i biomedicinsk teknik vid Case Western Reserve University.
Det svåra är att skapa ett gränssnitt mellan protesen och patienten som gör att detta språk kan överföras i all dess komplexitet. Vi är inte vid den punkt där vi kan återskapa naturlig beröring, men vi är vid den punkt där vi kan förmedla användbar beröringskänsla, säger Bensmaia.