Neue "Smart Skin" Prothetik könnte mehr wie echte Gliedmaßen zu machen

Neue prothetischer Haut ist warm und elastisch wie echte Haut und ist vollgepackt mit vielen verschiedenen Arten von Sensoren, eines Tages Menschen mit Prothesen zu helfen wieder ihren Tastsinn zu erhalten, sagen Forscher.

In Experimenten, die Forscher laminiert "elektronische Haut" – prothetische Haut eingebettet mit Elektronik – auf eine Handprothese. Sie fanden heraus, dass die Haut komplexe Operationen wie Händeschütteln, Gewindeschneiden, Tastaturen, greifen Baseballs, hält heiße oder kalte Getränke, trockene oder nasse Windeln zu berühren, und andere Menschen berühren überleben konnte. Die elektronische Haut so empfindlich wie Druck, Dehnung, Temperatur und Feuchtigkeit, erfolgreich Weiterleitung Daten schnell und zuverlässig, erwartet erwiesen, sagte der Forscher.

Die Wissenschaftler enthalten Heizgeräte in der prothetischen Haut, die es machen könnten fühlen sich zumindest so warm wie eine Person, die Körpertemperatur. Menschliche Haut ist elastisch, weich und warm, sagte Co-Studienautor Dae Hyeong Kim, einem biomedizinischen Ingenieur an der Seoul National University in Südkorea. "Unser Gerät hat solche Eigenschaften", sagte Kim. [Bionischen Menschen: Top 10 Technologien]

In den letzten Jahren viele Forschungsgruppen rund um den Globus entwickeln seit bionische Arme und Beine, die Patienten helfen könnte zu ersetzen verlorene Gliedmaßen. In zunehmendem Maße sind Wissenschaftler auf der Suche nach Möglichkeiten, diese bionischen Gliedmaßen mit menschlichen Nervensystem, verbinden die Patientenrechte Tastsinn sowie wiederherstellen helfen könnte.

Aber Replikation der sensorischen Fähigkeiten von echter Haut hat anspruchsvolle bewiesen. Die jüngsten Bemühungen zielten, intelligente Prothesen mit Sensoren eingebettet zu entwickeln, aber diese Sensoren beschränkten wie empfindlich sie sind oder wie viele Daten sie messen könnte.

Die neue Haut ist besonders empfindlich und spürt eine Vielzahl von Daten, z. B. Informationen über Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Dehnung und Druck, sagten die Forscher. Es könnte helfen, führen zu "Prothesen für Patienten, die Arme, Beine oder Haut verloren", fügte Kim.

In der Regel gibt es zwei Faktoren, die beeinflussen Sensoren nutzen: wie empfindlich sie sind, und ihre Dynamik – d. h. den Umfang der Daten, die sie messen können. "Diese beiden [Faktoren] haben eine gegenläufige Beziehung zueinander – hoher Empfindlichkeit führt in der Regel in einer kleinen Reihe von Messungen," Kim gesagt Leben Wissenschaft.

Ein Problem mit vorherige Versuche, intelligente Prothesen zu machen war, dass die Sensoren, die verwendet wurden, starr oder semiflexiblen bestenfalls waren. Dies bedeutete, dass sie nur eine bestimmte Menge vor Bruch, flex könnte begrenzt somit die Palette von Messungen, die sie machen könnte.

Im Gegensatz dazu verwendet die neue Haut Sensoren von Silizium-Bändern, die eine wellige, schlangenartige Form hatte. Diese Form ermöglicht die Sensoren mehr Belastungen standzuhalten – d. h. dehnen – ohne zu brechen, und ermöglicht es ihnen, eine größere Palette von Daten messen.

Die Forscher stellten auch fest, dass die Prothese Haut mehr an einigen Stellen des Körpers als auf anderen Strecken kann. "Einige Teile der Hand Strecken nur einige Prozent, während andere Teile [Stück] mehr als 20 Prozent", sagte Kim.

Als solche verglichen die Forscher die Eigenschaften der Sensoren auf der elektronischen Haut zu wie viel stretching, die es je nachdem, welcher Teil des Körpers erleben würde, die es bedeckt. Beispielsweise machte die Forscher die prothetische Haut empfindlicher für die Bereiche sollen Teile der Hand decken wo Haut normalerweise nicht viel dehnen. Aber für prothetische Haut, die Teile umfasst, wo die Haut viel reichen würde, sie fokussiert auf die Verbesserung der Datenbereich, den, die Sie messen könnte.

Darüber hinaus richtet die Forscher um ihre prothetische Haut fühlen sich wie echte Haut. "Das Gefühl von künstlichen oder prothetische Waffen an andere Personen, die Interaktion mit dem Träger dieser Geräte ist ein weiterer wichtiger Punkt zu prüfen", sagte Kim.

Die Wissenschaftler auch kombiniert ihre elektronische Haut mit einer Reihe von dehnbaren Platin-Elektroden, die Nerven zu Relais-Sensor-Daten an das Gehirn stimulieren würde. Diese Elektroden wurden mit mikroskopisch kleinen Partikeln von Cerium-Oxid zu steuern die Entzündung beschichtet, die solche Elektroden im Körper auslösen können. In Experimenten mit Ratten zeigten die Forscher, dass diese Elektroden-Array Daten über den Druck der Berührung an das Gehirn übertragen könnte.

Aber sagten noch gibt es Sicherheitsbedenken über diese Elektrode wie die Möglichkeit, die Elektroden gebrochen gelangen in den Blutkreislauf und Schaden anrichten könnten, die Forscher.

In der Zukunft hoffen die Wissenschaftler mehr Tierversuche ihres Geräts durchführen. Sie detailliert ihre Ergebnisse online-Dez. 9 in der Zeitschrift Nature Communications.

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