211service.com
Kunstig hud giver et skridt mod bioniske hænder
Med finansiering fra det amerikanske forsvarsministerium gør adskillige forskere fremskridt hen imod mere menneskelignende protesehænder - dem, der giver brugerne en følelse af kontrol og berøring.
Fingerspidserne på denne håndprotese er dækket af en ny form for kunstig hud, der kan opfange små trykgradienter.
Forskere fra Stanford annoncerede en ny type tryksensor i form af et fladt, fleksibelt materiale, der i sidste ende kan tjene som en kunstig hud, der kunne gå over proteser, så brugerne ikke bare kan manipulere genstande, men også føle dem. Sensorerne sender impulser, som hjernen fortolker for at bestemme en bestemt følesans. Det efterligner direkte det biologiske system, siger lederforsker Zhenan Bao.
Skindet er lavet af plastik, som er trykt med et vaffelmønster for at gøre det komprimerbart. Indlejret indeni er kulstofnanorør - små cylindre af rent kulstof, der leder elektricitet. Klemning af materialet bringer stængerne tættere sammen, hvilket skaber hurtigere pulser, når trykket stiger.
I et blad i denne uges udgave af Videnskab , Bao og kolleger hævder, at sensorerne kan opfange gradueringer i tryk, der svarer til forskellen mellem et fast håndtryk og et slapt. Dette er kun en komponent af berøring, og det blev ikke testet på mennesker. I stedet sendte Bao og hendes kolleger signalerne til skiver af musehjerne in vitro - bare for at vise, at de kunne få sensoren til at kommunikere med neuroner.
Alligevel er det et lovende skridt i søgen efter at gøre proteser mere virkelige. Det er umuligt at gøre meget af noget med en håndprotese, hvis du ikke kan føle, siger Sliman Bensmaia, en biolog og computerneuroforsker, der arbejder med kunstige lemmer ved University of Chicago. Berøring, siger han, er svært at genskabe, fordi det er en overraskende kompleks følelse. Vi kan ikke kun skelne silke fra satin, men også skelne billig silke fra god silke. Det gør vi, fordi vores hud kan mærke teksturer ned til 10s af nanometer.
Til sidst håber forskerne at kanalisere information fra kunstige sensorer ind i de perifere nerver, der engang var forbundet med den tabte hånd. De har allerede skabt grænseflader, der giver brugerne mulighed for at åbne og lukke deres hænder (se En kunstig hånd med rigtig følelse). Det næste, de gerne vil have, er den fine koordinering, der giver os mulighed for at bevæge hver finger separat.
Og det vil kræve elektriske impulser til at rejse begge veje - signaler fra en patients muskler og nerver, der bevæger protesen, og sensorer, der giver naturligt tilsyneladende feedback til patienten. Det er til dels en oversættelsesopgave, da de forsøger at få sensorerne til at tale nervesystemets sprog, siger Dustin Tyler, professor i biomedicinsk ingeniørvidenskab ved Case Western Reserve University.
Den svære del er at skabe en grænseflade mellem protesen og patienten, der gør det muligt at overføre dette sprog i al dets kompleksitet. Vi er ikke på det punkt, hvor vi kan gengive naturlig berøring, men vi er på det punkt, hvor vi kan formidle nyttig berøringsfornemmelse, siger Bensmaia.