触れたものを感じる人工皮膚

通常、私たちは触覚がどれほど重要であるかを理解することができません。というのは、私たちは普段それを念頭に置くことを決してやめないからです。私たちにとって、それはあまりにも一般的であるため、あまり注意を払いません。しかし、私たちが触れたものを感じる能力、つまり固有受容、つまり自分自身を感じる能力、さらには痛みを感じる能力を失うと、私たちは深刻な問題に直面することになります。それは手足が眠りに落ちたときに感じる不快感だけではありません。私たちは、うまく歩くことができない、車を運転することができない、物を掴むことができない、あるいは危害を避けることができないことについて話します。したがって、義肢を設計するときは、義肢がコンピューターに触れているものを「感じる」必要性を軽減することが常に重要です。しかし、人工皮膚を通して感じる可能性が追加できたらどうでしょうか?

人工皮膚の設計

センシング可能なデバイスを設計するのは簡単ではありません。まず、脳が適切に調整された信号を生成できるように、脳と適切に接続されていなければなりません。これには、神経学的に深い知識が必要です。第二に、センサーは非侵入的で快適で、非常に高感度でなければなりません。皮膚は哺乳類の中で最も敏感な器官の 1 つであり、それは無駄ではありません。これには優れた生物物理学的技術が必要です。最後に、ここが本発明の天才的なところですが、それは柔軟で、動的で、抵抗力があり、有機的で、拒絶反応を引き起こさない材料でなければなりません。さあ、本物の人工皮膚とは何なのか。人工皮膚には、信号を解釈し、ニューロンに合わせて信号を「変換」する層がいくつかあります。これはまさに、研究を指揮したジェナン・バオ博士がスタンフォード化学工学大学院で達成したことです。人工皮膚のプロトタイプで驚くべき結果が得られます。

これを行うために、いくつかのレイヤーのコンポーネントを開発しました。それらの最初のものは、機械的に感知し、次の層で人間の神経と互換性のある生化学的刺激に変換される電気信号を生成することができます。このようにして、信号は私たちの脳が理解できるものに変換されます。さらに、生物学的 3D プリンティングにおける最も先駆的な技術のおかげで、人工皮膚とその機構は問題なく折りたたまれ、生地に完全に適応します。

人工皮膚は今のところプレッシャーしか感じられませんが、素晴らしいスタートです。彼女は固い握手と愛撫を区別することができ、彼女の優れた感受性を示しています。しかし、これはほんの始まりにすぎません。バオ博士が説明するように、チームの目的は、圧力に加えて温度と痛みの信号を検出できる人工皮膚を作成できるようにすることです。これにより、バイオニック四肢用に特別に設計された皮膚プロテーゼを構築でき、これらのより良い統合が達成されるでしょう。

最も人間的に優しいメンバー

現在、社会へのバイオニックメンバーの包含はより良い観点から見られています。しかし、プロテーゼは依然として一部の人に拒絶反応を引き起こします。それは人間の本能的で自然なものであり、奇妙な人為的な追加が見られます。研究室で設計された人工皮膚は、各個人を測定するために設計された模擬皮膚で義肢を覆うことを可能にし、視覚的な影響を最小限に抑え、表現が許可されればより「人間に優しい」外観を可能にします。しかし、問題はそれだけではありません。義肢の問題は、その一部は驚くべき発達段階にありますが、正しく触る能力が必ずしも発達するとは限らないことです。

あるいは、そうするとしても、外部コンピューティングと手足自体の複雑な操作を使用して人工的にそれを行います。これはまだ適応されたツールではありますが、100％統合された腕ではありません。この人工皮膚のようなデバイスを使用することで、プロテーゼの完全な統合に取り組むことができます。そして、皮膚自体は動的で敏感であり、脳に直接接続されており、それによって生体四肢を制御するためのフィードバックが可能になる可能性がある。これは、外部処理に依存するよりも、この方法の方がはるかに正確です。

義肢設計を専門とする企業は、統合を改善することでこの問題を解決する方法にしばらく取り組んできました。しかし、この皮膚のような外部の敏感なデバイスに依存することは、可能性を最大限に引き出し、プロテーゼの統合を促進するために必要なステップとなる可能性があります。もちろん、この発見と残りの義肢の両方を開発する時間と技術はまだあります。それは論理的なものです。しかし、その可能性は非常に興味深いものに思えます。