РынокТехнологии

Электронная кожа, возможно, наделит чувствительностью протезы и роботов

Наталья Соловьева | 09.10.2020

Электронная кожа, возможно, наделит чувствительностью протезы и роботов

Ученые Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) обнародовали итоги своего исследования по созданию искусственной электронной кожи. Она способна реагировать на холод, давление и боль, как и живая кожа. Разработка, по мнению ученых, открывает совершенно новые перспективы в таких сферах, как протезирование, альтернативная трансплантация и робототехника.

Итоги работы представлены в Advanced Science News. Как пишут ученые, на данной стадии пока разработан только прототип «электронной кожи». Она обладает способностью к обратной связи, посылает в мозг нервные сигналы, и реагирует на ощущения.

Как прокомментировал профессор и ведущий исследователь RMIT Мадху Бхаскаран (Madhu Bhaskaran), разработка нового электронного устройства способна придать технологиям биомедицины и интеллектуальной робототехники импульс развития в абсолютно новом направлении.

«Кожа является самым большим и при этом самым чувствительным органом тела человека. Она наделена сложным функционалом. Например, если у человека что-то заболело, она начинает отправлять в мозг быстрые предупреждающие сигналы, - говорит он. - Мы постоянно что-то ощущаем, чувствуем кожей. Болевая реакция начинается только в определенный момент - например, когда человек коснется чего-то слишком горячего или слишком острого. Но вплоть до настоящего времени ни одно устройство, созданное в рамках современной электронной технологии, не обладало способностью имитировать человеческое чувство боли. Созданная нами разработка – электронная кожа – способна выдать организму мгновенную обратную связь, как только внешние раздражители (давление, тепло или холод) достигнут болезненного для человека порога. Это важный шаг вперед, в будущее развитие биомедицинских технологий, сложных систем обратной связи, которые необходимы для создания действительно «умных» протезов и интеллектуальной робототехники».

Три функциональных прототипа, разработанных учеными RMIT, представляют собой сверхтонкие электронные сенсоры, один их которых чувствителен к боли, второй - воспринимает изменения температуры, третий - давления. При их создании применялась технология эластичной и гибкой (растягивающейся) электроники. Для получения прозрачной, небьющейся и носимой электроники толщиной с наклейку использованы самоизменяющиеся покрытия, толщина которых в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса. Они изготовлены путем объединения оксидных материалов с биосовместимым кремнием на основе материала, который трансформируется в ответ на тепло. Прототип датчика давления объединил растягивающуюся электронику и ячейки долговременной памяти, тепловой датчик – технологию термореактивных покрытий и память, а датчик боли объединил все три технологии.

В каждом из прототипов за запуск реакции в тот момент, когда давление, жар или боль достигали установленного порога, ответственны клетки памяти.

«Мы создали, по сути, электронные соматосенсоры – реплицирующие ключевые особенности сложной системы нейронов, нервных путей и рецепторов организма, которые управляют нашим восприятием сенсорных стимулов, - считает доктор медицины Атаур Рахман (Ataur Rahman). - В то время, как существующие технологии используют электрические сигналы для имитации различных уровней боли, созданные нами устройства могут реагировать на реальное механическое давление, температуру и боль, и выдавать правильный электронный ответ. Это означает, что наша искусственная кожа знает разницу, например, между легким прикосновением пальца к булавке или случайным уколом – это критическое различие, которое никогда раньше не достигалось электронным способом».

В дальнейшем растягивающаяся искусственная кожа также может использоваться при изготовлении неинвазивных кожных трансплантатов, где традиционный подход нежизнеспособен или не работает, и интеграции этой технологии в биомедицинские приложения, надеется Мадху Бхаскаран.

Говорить о том, что изобретен полный аналог живой кожи, пока еще преждевременно, считают отечественные эксперты. Например, представленные прототипы имеют порог срабатывания, и могут подать всего два вида сигналов, соответственно: «больно» и «не больно». Вполне вероятно, что на данном этапе искусственную электронную кожу можно использовать в робототехнике – она наделит роботов способностью реагировать на опасные условия внешней среды и стараться их избежать.

По отзывам ряда других специалистов, уже в недалеком будущем электронная кожа сможет использоваться в качестве трансплантата для пациентов, получивших серьезные ожоги, или для производства высокотехнологичных протезов нового поколения. С такой кожей люди смогут не только стремительнее выздоравливать, но и вести полноценную жизнь – человек сможет ощущать «боль» в форме определенных сигналов, если вдруг будут повреждены электронные кожные покровы их протезов.

Робототехника

Журнал: Журнал IT-News [№ 10/2020], Подписка на журналы


Поделиться:

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Также по теме

Другие материалы рубрики

Мысли вслух

Их важность «всплыла» именно во время первой волны пандемии, когда оказалось, что часть сотрудников должна получать удаленный доступ к достаточно критичным элементам инфраструктуры организации
К намекам Gartner о том, что пора бы AI перестать тратить и начать зарабатывать, добавляются требования суровой действительности о необходимости быстрой адаптации к изменениям и скорости принятия решений в условиях растущей конкуренции.
Так что же получается, умение через туман будущего увидеть сверкающий маяк желанной цели и показать его другим, чтобы зажечь их сердца и направить их в нужном направлении, – это и есть самый полезный навык, который неподвластен ни времени, ни новым технологиям?

Компании сообщают

Мероприятия