Nový druh umělé kůže snímá tlak a jde spojit s mozkem

Vědcům se podařilo vytvořit umělou kůži, která dokáže citlivě snímat tlak a převádět signál tak, aby ho dokázal přijímat i lidský mozek.

Zatímco už dnes není problém vytvořit senzory nejrůznějšího typu, které snímají informace z různého spektra fyzikálních veličin, složitější problém nastává v případném napojením na náš lidský mozek.

Ten využívá pro přenos ze senzorů po celém těla nervové vzruchy, které pak následně zpracovává neuronová soustava v mozku. Jak se ale rozvíjí výzkum v oblasti umělých končetin, zlepšuje se i integrace umělých senzorů s tělem.

Ohebná umělá kůže cítí tlak jako „lidská verze“

Vědci z univerzity ve Stanfordu v rámci 17členného týmu vytvořili prototyp umělého povrchu, který je ohebný a obsahuje i technologii pro snímání tlaku. Zároveň se však dle tvrzení jedná o první materiál, který je schopen signál o tlaku poslat do nervového systému.

Klepněte pro větší obrázek
Na ohebném materiálu můžete vidět umělé senzory pro snímání tlaku (Zdroj: stanford.edu)

Umělá kůže je složená ze dvou hlavních vrstev – vrchní, která přijde do styku s okolím, obsahuje technologii pro snímání samotného tlaku a spodní vrstva se stará o převod těchto informací do biochemického vzruchu, se kterým pracuje nervový systém.

Klepněte pro větší obrázek
Detail dvouvrstvého senzoru, který zároveň dokáže převádět tlak na signál pro nervovou soustavu (Zdroj: stanford.edu)

Pro snímání se používá vrstva s miliardami uhlíkových nanotrubic a jakmile dojde ke stlačení umělého povrchu, jednotlivé nanotrubice jsou blíže sobě, což se projeví na změně vodivosti obvodu. Díky tomu lze získat poměrně přesné informace o tlaku a to v podobném rozsahu, jako poskytuje lidská kůže.

Kompatibilní signál do mozku

Aby bylo možné nasnímané hodnoty tlaku využít pro mozek, převádí se hodnoty na krátké pulzy. Jejich frekvence se mění dle tlaku – čím vyšší tlak, tím blíže jsou pulzy u sebe a je jich tak více za časovou jednotku. Pokud není detekován žádný tlak, žádné pulzy se z materiálu nevysílají.

Klepněte pro větší obrázek
Umělá robotická ruka s integrovanými senzory může vrátit ztracené schopnosti (Zdroj: stanford.edu)

Vědci zatím testovali přijímání signálů s několika biologickými neurony, k čemuž vyzkoušeli i techniku, která využívá světelných pulzů na určité frekvenci pro aktivaci jednotlivých buněk. Vytvořená soustava tak simulovala neurony v lidském mozku. Stimulace neuronů je ale možná několika způsoby, třeba i elektricky.

Další druhy snímání pro umělou kůži

I samotná lidská ruka dokáže snímat několik druhů informací – zmíněný tlak, teplotu, strukturu povrchu a podobně. Vědcům se tak podařilo úspěšně vytvořit prototyp jedné z nich, přičemž výzkum čeká ještě nějaká dobu k reálnému nasazení třeba v nějaké umělé ruce napojené na lidské tělo.

Klepněte pro větší obrázek
Stále jde o pouhý prototyp, v budoucnu lze ale jistě očekávat zapracování do samotného materiálu případné umělé ruky (Zdroj: stanford.edu)

Vědci ale už mají poměrně jasnou představu, jak lze finálního cíle dosáhnout a podobně to platí i u dalších senzorů. S rozvojem rychlého a levného tisku nanomateriálů by neměl být problém s případnou hromadnou výrobou

Znalosti i pro budoucí virtuální realitu

Pokrok v oblasti senzorů a vysílání kompatibilních signálů do mozku má spojitost i s virtuální realitou. Nastupujícího systémy pro virtuální realitu jsou z tohoto pohledu stále poměrně jednoduché, ale rozhodně lze očekávat nutnost postupného zapracování technologií, které budou simulovat realitu pro ošálení co možná největšího počtu našich smyslů (senzorů).

Navíc musí být zajištěno, že jednotlivé signály budou stejné, jako by šlo o realitu. Pokud tedy například ve virtuální realitě přejedete po oceli, budete chtít na rukou cítit chlad, tvrdost a povrch v co nejrealističtější formě.

Témata článku: Technologie, Nervový systém, Integrovaný senzor, Lidská ruka, Lidské zdroje, Lidské tělo, Robotická buňka, Puls, Pulse, Světelné zdroje, Robotická ruka, Jednotlivá buňka, Lidský zdroj, Kůže, Neuron, Druh, Snímání, Nový mozek, Tlak, Biologický neuron, Lidský mozek, Nejrůznější senzory

Určitě si přečtěte

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

** Po půl roce je tu další aktualizace Windows ** A opět přináší hlavně hromadu drobných kosmetických vylepšení ** Podívali jsme se na ty nejzajímavější

17.  10.  2017 | Jakub Čížek | 186

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

** Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně je obdivuhodné technické dílo ** Stejná turbína vyrábí elektřinu i tlačí vodu zpět do horního jezera ** Strojovna elektrárny je zabudována v podzemí

19.  10.  2017 | David Polesný | 21

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

** Fluent Design je vzhled, do kterého postupně Microsoft převleče celý systém ** Staví na průhlednosti a velkých plochách ** Do Windows 10 se z části dostane už zítra při vydání podzimní aktualizace

16.  10.  2017 | Stanislav Janů | 158

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

** Mozek se nechá snadno ošálit, a to mnoha způsoby ** Podívejte se na několik nejlepších optických iluzí ** Iluze dokazují, že vnímání reality může být značně zkreslené

16.  10.  2017 | Vojtěch Malý


Aktuální číslo časopisu Computer

Nový seriál o programování elektroniky

Otestovali jsme 17 bezdrátových sluchátek

Jak na nákup vánočních dárků ze zahraničí

4 tankové tiskárny v přímém souboji