Протезы научат «чувствовать боль», чтобы избежать повреждений

Технически это специальная искусственная кожа.

Для протезов создана сенсорная «кожа», способная отличать обычное давление от нагрузки, потенциально опасной для тканей. Система предназначена для установки внутри протезной гильзы и отслеживает не только силу воздействия, но также его продолжительность и распределение по нескольким точкам.

В основе устройства лежат чувствительный к давлению материал и транзисторы с синапсоподобным поведением. Такая электроника позволяет системе учитывать предыдущие сигналы и повышать чувствительность после воздействия, похожего на повреждение.

Прототип использует два канала обработки данных. Первый быстро определяет место и интенсивность давления, второй суммирует нагрузку во времени и между несколькими сенсорами. Кратковременное воздействие система воспринимает как обычное прикосновение, а длительное или распределенное давление — как возможную угрозу.

Сначала технологию проверили на роботизированной кисти с массивом из четырех датчиков. Высокое давление длительностью 0.21 секунды ни на что не повлияло, однако увеличение длительности вдвое привело к превышению заданного порога — кисть отдернулась.

Затем сенсоры установили в протезные гильзы трех участников эксперимента с ампутациями ниже колена. Система регистрировала нагрузку во время сидения, ходьбы, подъема по лестнице, прыжков и бега. Во время бега датчики, в частности, обнаружили чрезмерный подъем бедра, вызывавший неравномерное давление на переднюю часть конечности.

До широкого использования такой искусственной кожи дело пока не дойдет — нынешний прототип отличается крупными габаритами и используется проводное соединение. Теперь ученые намерены сперва уменьшить размер прототипа, а потом сделать его беспроводным.