Науковці з Китаю розробили прототип біоінспірованої штучної шкіри, здатної розпізнавати потенційно небезпечний тиск і подавати сигнал про нього. Технологію можуть використовувати для вдосконалення протезів, щоб зменшити ризик болю, запалення та пошкодження тканин, передають Патріоти України.
Розробка особливо важлива для людей із протезами кінцівок. Звичайний протез не завжди дозволяє своєчасно зрозуміти, що на певну ділянку залишкової кінцівки припадає надмірне або нерівномірне навантаження. Якщо така проблема виникає регулярно, це може призводити до дискомфорту, запалення і навіть утворення виразок.
Нова система являє собою тонкий сенсорний шар, який встановлюють усередині гільзи протеза — між конструкцією та залишковою частиною кінцівки.
Сенсори постійно відстежують, де саме виникає тиск, наскільки він сильний і як довго триває.
Короткий дотик система сприймає як звичайне навантаження. Однак якщо тиск зберігається тривалий час, повторюється або одночасно виникає в кількох ділянках, система може визначити його як потенційно небезпечний.
Для цього розробники використали два механізми.
Перший швидко визначає місце та силу натискання. Другий аналізує, як сигнали накопичуються з часом і поширюються між різними сенсорними точками.
Важливу роль відіграють спеціальні транзистори, принцип роботи яких частково нагадує синапси нервової системи. Вони здатні змінювати свою реакцію залежно від попередніх сигналів, створюючи своєрідну «пам'ять» про попередній вплив.
Водночас науковці наголошують: пристрій не відчуває біль у буквальному сенсі. Він лише відтворює окремі принципи ноцицепції — процесу, за допомогою якого нервова система виявляє потенційно шкідливі подразники.
Перші випробування провели на роботизованій руці з чотирма сенсорами.
Тиск силою 10 кілопаскалів, який тривав 0,21 секунди, система визначила як безпечний. Але коли такий самий тиск продовжувався 0,49 секунди, сигнал накопичився до небезпечного рівня, після чого роботизована рука відсмикнулася.
Цікаво, що після такого впливу система стала більш чутливою. Коли аналогічний тиск повторили, роботизована рука відреагувала вже через 0,06 секунди.
Дослідники порівнюють це з явищем підвищеної чутливості організму після травми.
Наступним етапом стали випробування за участю трьох людей з ампутацією нижньої кінцівки нижче коліна.
Сенсори встановили у протези учасників і контролювали навантаження під час різних видів активності — від сидіння та ходьби до підйому сходами, стрибків і бігу.
Під час бігу система змогла виявити неправильний рух, за якого людина надмірно піднімала стегно, щоб протезована стопа не зачепила землю. Через це навантаження розподілялося нерівномірно, збільшуючи тиск на передню частину залишкової кінцівки.
Завдяки отриманому зворотному зв'язку учасники могли скоригувати рухи та зменшити небажане навантаження.
Під час випробувань система правильно розпізнала 86,4% короткочасних епізодів дискомфорту та 90,9% тривалих.
Попри багатообіцяючі результати, розробка поки перебуває на ранній стадії. Нинішній прототип має дротову конструкцію, тому в майбутньому його потрібно зробити компактнішим, бездротовим та енергоефективнішим.
Також необхідно перевірити роботу системи за реальних повсякденних умов — під час потіння, зміни температури, тривалих навантажень і деформації протезної гільзи.
Потрібні й масштабніші дослідження за участю людей із різними видами ампутацій.
Якщо технологія підтвердить свою ефективність, така «штучна шкіра» може допомагати виявляти небезпечний тиск ще до появи серйозної травми. Це потенційно дозволить користувачам протезів вчасно змінювати положення тіла, коригувати ходу або звертатися до фахівця для перевірки протеза.
На Львівщині 79-річний чоловік пережив раптову зупинку серцевої діяльності та гострий інфаркт міокарда. Його життя вдалося врятувати завдяки швидкій реакції онуки, яка не чекала на приїзд медиків і одразу почала проводити серцево-легеневу реанімацію. І...
«Волинськими Мальдівами» це понад 60 гектарів лісних та річкових угідь у Ковельському районі Волинської області, біля села Світле, де облаштовано пєять окремих акваторій для різного формату відпочинку із чистісінькою бірюзовою водою та доглянутим піщан...
