Группа ученых Мельбурнского королевского технологического университета опубликовала в журнале Advanced Intelligent Systems отчет о разработке искусственной кожи, способной реагировать на температуру, давление и боль. При физическом или температурном воздействии она мгновенно имитирует нервный импульс, причем происходит это с той же скоростью, что и у настоящей кожи. Приблизит ли это открытие к повсеместному внедрению искусственной кожи – разбирался обозреватель Николай Гринько.
Фото: depositphotos/psodaz
Авторы заявляют, что технология может быть использована в робототехнике, для производства усовершенствованных протезов, а также в медицине. Разработанная учеными кожа состоит из биосовместимого полимера – прозрачного, достаточно прочного и при этом эластичного. В полимере размещается множество крошечных датчиков давления, температуры и боли.
Одни сенсоры имитируют так называемые тельца Пачини – рецепторы, реагирующие на механическую нагрузку. Другие заменяют терморецепторы, чувствующие изменения температуры. Наконец третья группа выполняет функцию ноцицепторов – сенсорных нейронов, реагирующих на болевые ощущения.
Отчет разработчиков – это подробное описание всех принципов работы и этапов создания новинки. Из него понятно, например, что датчики содержат техническое золото и представляют собой особый вид мемристоров – так в микроэлектронике называют элементы, способные изменять свое сопротивление в зависимости от протекающего через них заряда. Приложенные графики иллюстрируют удивительно точное повторение реакций настоящих, биологических рецепторов.
Фото: RMIT University
Но говорить о том, что изобретен полный аналог живой кожи, конечно же, преждевременно. Хотя бы потому, что представленные датчики имеют порог срабатывания и выдают всего два вида сигнала: "больно" и "не больно".
Например, искусственные температурные рецепторы не включаются, пока нагрев не достигнет +68°C. Это значение выбрано опытным путем: считается, что именно при такой температуре живые клетки начинают повреждаться, и потому организм реагирует на нее как на потенциально опасную. То же самое и с тактильными датчиками: они подают сигнал, когда физическое воздействие на них превышает некое пороговое значение. Но рецепторы живой кожи способны ощущать гораздо более тонкие различия как температуры (холодно, прохладно, тепло, горячо и так далее), так и физического воздействия.
Фото: RMIT University
То есть для роботов, возможно, искусственная кожа и подойдет: машины смогут реагировать на потенциально опасные условия внешней среды и стараться избегать их. Но вот для использования в медицинских целях изобретение пока, увы, непригодно. Представьте, например, искусственную кисть, которая не позволяет человеку чувствовать гвоздь, который удерживается пальцами, зато отлично передает боль от случайного удара по ним молотком. Честно говоря, есть сильные сомнения в необходимости такого функционала.
Но, конечно, на то он и прототип, чтобы дать разработчикам возможность продолжать работу и вносить усовершенствования. Вполне вероятно, что со временем искусственная кожа начнет имитировать гораздо более широкий спектр ощущений и научится посылать сигналы об этом в живой мозг. А электромоторы и сервоприводы, наоборот, научатся принимать управляющие сигналы от нервных окончаний и выполнять команды мозга. Вот тогда медицина сможет менять поврежденные конечности на абсолютно полнофункциональные механические аналоги.
Можем предположить, что случится это уже лет через десять. Хотя…
Гринько Николай