Je taká sofistikovaná, že dokonca dokáže rozlíšiť medzi suchou a mokrou plienkou.
Protetické končatiny, ktoré môžu byť ovládané myšlienkami amputovaného alebo svalové pohyby už existujú. Ale čo ak by tiež mohli vnímať prostredie a potom poslať tieto informácie späť do nervového systému osoby po amputácii?
S cieľom vytvoriť protetiku, ktorá môže fungovať viac ako skutočné časti tela, vedci navrhujú umelé kože, ktoré zachytávajú hmatové informácie. Doteraz boli tieto kože veľmi dobré pri snímaní tlaku – v skutočnosti je koža navrhnutá inžiniermi zo Stanfordu 1000-krát citlivejšia ako ľudská pokožka. Ďalší je samoliečba.
Ale nová koža vytvorená výskumníkmi v Južnej Kórei môže byť doteraz najinteligentnejšou umelou pokožkou. Je pružná ako skutočná koža a dokáže snímať tlak, teplotu a vlhkosť. Má dokonca vstavaný ohrievač, takže sa cíti ako živé tkanivo. Vedci testovali umelú kožu na protetickej ruke a dúfajú, že jedného dňa sa spojí s nervami pacienta, takže ľudia po amputácii môžu cítiť všetko, čo cíti falošná koža.
"Aby sa protetické pomôcky a umelá pokožka cítili prirodzene, ich teplotný profil musí byť kontrolovaný tak, aby zodpovedal teplotnému profilu ľudského tela."
„Protetická ruka a laminovaná elektronická koža sa môžu stretnúť s mnohými zložitými operáciami, ako je trasenie rukou, klepanie na klávesnici, uchopenie lopty, držanie šálky horúceho alebo studeného nápoja, dotýkanie sa suchých alebo mokrých povrchov a kontakt človeka s človekom,“ píšu v novinách, ktoré dnes vyšli v r. Prírodné komunikácie.
Väčšina novej kože sa skladá z flexibilného, transparentného silikónového materiálu nazývaného polydimetylsiloxán - alebo PDMS. Sú v ňom zabudované kremíkové nanorušky, ktoré generujú elektrinu, keď sú stlačené alebo natiahnuté, čím poskytujú zdroj hmatovej spätnej väzby. Môžu tiež vycítiť, či je predmet horúci alebo studený.
Senzory vlhkosti sú tvorené kondenzátormi. Keď polymér obklopujúci kondenzátor absorbuje vodu, vlhkosť zmení schopnosť polyméru ukladať náboj. Kondenzátory merajú túto zmenu skladovania a používajú ju na určenie úrovne vlhkosti prostredia.
Test plienok
Vedci testovali senzory vlhkosti trochu netradičným spôsobom. Najprv porovnali hodnoty vlhkosti umelej kože s meraniami komerčného snímača vlhkosti a výsledky sa celkom dobre zhodovali. To je normálny protokol. Ale aby sme boli extra vedecky prísni, výskumníci použili protetické ručné nožnice na rôzne plienky a ukázalo sa, že sú schopné rozlíšiť medzi mokrými a suchými plienkami. Úspech!
Ďalej nasledovalo vykurovacie teleso.
„Aby sa protetické pomôcky a umelá pokožka cítili prirodzene, ich teplotný profil musí byť kontrolovaný tak, aby zodpovedal profilu ľudského tela,“ píšu autori. Tepelné pohony riadia, koľko tepla umelá koža vyžaruje. A hoci existujú veľmi jednoduché spôsoby, ako zmerať, či si pokožka udržiava stabilný 98 stupňov Fahrenheita, vedci uprednostnili umiestnenie ruku na plastovú bábiku (dúfajme, že bola umytá po dotyku tých rozmočených plienok) a potom zmerala množstvo tepla, ktoré ruka preniesla na bábika. Bolo to v rámci normálneho ľudského dosahu.
Zhenan Bao, inžinier umelej kože v Stanforde, ktorý nebol zapojený do nového článku, označil prácu za vzrušujúcu. Povedala, že hoci autori už predtým vytvorili umelé kože so snímačmi teploty, tlaku a vlhkosti, ich integrácia s pružným substrátom je nová.
Úpravou tvaru vzorov silikónových nanopások môžu výskumníci upraviť, ako je pokožka pružná. V oblastiach, kde sa pokožka nemusí naťahovať, ako sú končeky prstov, sú nanopásiky zabalené v tesnom lineárnom vzore, aby sa maximalizovala citlivosť. Pre oblasti, ako je zápästie, ktoré vyžadujú väčšiu flexibilitu, vytvárajú nanorribóny viac slučkový vzor, ktorý umožňuje väčší priestor na rozšírenie až o 16 percent.
"Toto je dôležitá ukážka aplikácií roztiahnuteľnej elektroniky," povedal Bao.
Tím stále pracuje na najlepšom spôsobe, ako dostať senzorické informácie z umelej kože do mozgu osoby po amputácii. Podarilo sa im preniesť informácie o tlaku z kože do mozgu potkana, ale papier varuje, že použitie tejto metódy u ľudí nemusí byť bezpečné.
Tento vynález možno splní aspoň sen každého rodiča: roboty na prebaľovanie.
