LOADING ...

Kami Lebih Dekat Satu Langkah untuk Menciptakan Kulit Buatan Dengan Rasa Sentuh

George Dvorsky Oct 14, 2017. 11 comments

Prostipting cutting-edge luar biasa, tapi kekurangan satu fitur yang sangat penting: rasa sentuhan. Kini sebuah tim peneliti dari Stanford University telah mengembangkan kulit buatan yang dapat merasakan dorongan yang diberikan oleh benda-benda dan kemudian mengirimkan sinyal sensorik tersebut ke sel otak.

Umpan balik sensoris yang tidak adekuat adalah pembatasan serius tungkai kaki palsu saat ini, entah itu buatan tangan, lengan, atau tungkai. Pengguna harus bisa merasakan bagaimana sebuah benda merespon sentuhan mereka agar memiliki kontrol motor yang optimal. Jika tidak, sulit untuk mengetahui berapa banyak kekuatan yang diberikan pada benda, atau merasakan hal-hal seperti suhu dan tekstur. Terlebih lagi, rasa sentuhan - atau bahkan ilusi darinya - dapat mengurangi rasa sakit anggota badan hantu, yang mempengaruhi sekitar 80% orang yang diamputasi.

Kami masih jauh dari mampu menciptakan kulit buatan yang terasa dan bereaksi dengan cara yang sama seperti kulit alami, namun tim Stanford, yang dipimpin oleh insinyur listrik Benjamin Tee , baru-baru ini melakukan eksperimen proof-of-concept yang mengambil kita selangkah lebih dekat.

Kompatibel dengan mekanik mekanik buatan yang fleksibel (Kredit: Bao Research Group / Stanford University

Dengan menggunakan sirkuit organik yang fleksibel dan sensor tekanan baru yang inovatif, tim Tee mengembangkan semacam kulit buatan yang dapat merasakan kekuatan benda statis. Terlebih lagi, data sensorik ini kemudian ditransmisikan ke biakan, yaitu in vitro , sel otak tikus yang menggunakan teknologi optogenetik. Mereka telah mempublikasikan hasil karyanya di jurnal Science .

Tiny Pyramids of Touch

Sistem yang disebut DiTact (Digital Tactile System), didasarkan pada rangkaian transistor organik berdaya rendah dan fleksibel yang mengubah perasaan tekanan ke dalam jenis sinyal yang sama yang dihasilkan secara alami oleh para mekanik mekanik alami. Sinyal ini kemudian diubah menjadi serangkaian pulsa voltase.

Sistem DiTact (Kredit: Tee dkk, 2015 / Sains)

Untuk mendapatkan sensor untuk merekam rentang tekanan dinamis yang lebar, para peneliti menggunakan nanotube karbon yang dibentuk menjadi struktur piramida.

"Sensor kami terbuat dari piramida kecil karet dengan nanotube karbon yang didistribusikan di dalamnya," kata rekan penulis studi Alex Chortos dalam sebuah email kepada Gizmodo. "Struktur ini sangat berguna karena memungkinkan kita untuk dengan mudah mengubah beberapa hal, seperti jarak antara piramida, ukuran piramida, dan konsentrasi nanotube karbon untuk mendapatkan karakteristik penginderaan tekanan yang ideal pada rentang yang tepat. "

Mikrostruktur ini memungkinkan peneliti memaksimalkan sensitivitas sensor dengan cara yang mendekati sensitivitas reseptor kutaneous kulit alami.

Transferring Signals

Dengan sendirinya, sinyal ini tidak melakukan apa-apa. Agar mereka bisa berpengalaman sebagai umpan balik sensorik, mereka harus dikirim ke otak. Untuk itu, para peneliti mengambil sinyal ini, yang berkisar antara 0 sampai 200 hertz, dan mentransmisikannya melalui serat optik ke neuron korteks tikus. DiTact masih dalam tahap awal pengembangan, sehingga para peneliti mentransmisikan sinyal ke sel kultur in vitro , melainkan ke otak tikus hidup.

Sistem DiTact (Kredit: Tee dkk, 2015 / Sains)

Teknik ini, yang disebut optogenetics, pada akhirnya bisa digunakan pada subyek hidup. Melalui proses ini, neuron dirangsang untuk menembakkan atau menghentikan penembakan oleh neuron rekayasa genetika yang merespons cahaya. Transgen dari alga membuat neuron menyala saat terkena sinar biru, dan transgen bakteri menyebabkan mereka merespons cahaya kuning.

Tapi untuk percobaan ini, para periset harus menggunakan solusi optogenetik alternatif untuk memperhitungkan laju cepat dimana informasi sensorik diproses oleh neuron.

"Insinyur biologis mampu menghasilkan sinyal secepat beberapa ratus pulsa listrik per detik," kata Chortos. "Teknologi optogenetik sebelumnya hanya mampu menstimulasi sel-sel otak jauh lebih lambat daripada yang kita butuhkan untuk meniru para mekanik yang sebenarnya."

Chortos menunjuk pada karya Andre Berndt dan Karl Deisseroth yang mengembangkan jenis pengobatan optogenetik baru yang memungkinkan sel otak dirangsang dengan sangat cepat sehingga sesuai dengan kecepatan mekanik sejati.

Tim peneliti Tee menunjukkan bahwa protein optogenetik baru mampu mengakomodasi rangsangan stimulasi yang lebih lama, yang merupakan indikasi kuat bahwa sistem tersebut mungkin kompatibel dengan neuron cepat-spiking lainnya - termasuk saraf perifer. Dengan kata lain, DiTact kemungkinan akan bekerja pada tikus hidup, dan mungkin juga manusia. Dan memang, para periset mengatakan kepada Gizmodo bahwa langkah selanjutnya dalam penelitian mereka adalah menggunakan sensor mereka untuk merangsang saraf tikus hidup.

From Science Fiction to Reality
From Science Fiction to Reality

Mengingat bahwa sinyal tersebut ditransmisikan ke rumpun sel dalam cawan petri dan bukan hewan hidup, bagaimana mereka bisa memastikan sinyalnya benar dan intensitasnya?

"Kami bisa memvalidasi bahwa sensor kami menyampaikan informasi yang benar kepada binatang [hidup] dengan menggunakan isyarat perilaku, yaitu bagaimana hewan berperilaku sebagai respons terhadap tekanan," kata Chortos. "Tes terakhir adalah melampirkan sensor ke manusia dan bertanya kepada mereka apa yang mereka rasakan. Agar mendapatkan sensasi sentuhan alami yang sesungguhnya, kita mungkin perlu memodifikasi dan men-tweak desain kita. "

Memang, tujuan utamanya adalah untuk mengilhami prostetik manusia dengan kulit buatan sensitif sentuhan.

"Kami membayangkan para ahli mekanik buatan kami membuat dampak terbesar melalui integrasi umpan balik sensorik dengan sistem prostetik dalam pengembangan oleh kelompok lain," kata rekan penulis Amanda Nguyen. "Karena sensor kami akan dipasang di samping sistem ekstremitas buatan, masalah keamanan primer berpusat pada pola dan antarmuka stimulasi saraf."

Nguyen mengatakan bahwa karya awal yang melibatkan umpan balik sensorik dengan neuroprostetis pada manusia telah menjanjikan, namun ada kebutuhan untuk studi manusia yang lebih besar dan lebih terlibat untuk memahami bagaimana cara merangsang umpan saraf secara efektif dan aman.

"Sebagai pemahaman yang lebih besar tentang parameter stimulasi diperoleh, output dari mechanoreceptor buatan kami akan disesuaikan mengikuti paradigma stimulasi ini," katanya. "Dengan kemanjuran dan keamanan yang ditunjukkan, potensi peningkatan kualitas hidup bagi individu dengan gangguan taktil dapat diimbangi dengan masalah etika yang diangkat oleh neuroprostetis. Aksesibilitas teknologi jenis ini pada manusia akan tumbuh karena pemahaman kita tentang ilmu saraf berkembang dan kemajuan teknologi palsu untuk memberikan persepsi sensoris yang bernuansa. "

Memang, jalan penelitian ini akan menjadi lebih aman dan kurang meragukan secara etis dari waktu ke waktu. Agar optogenetik bekerja dengan baik dan aman pada manusia, misalnya, periset harus mencari cara untuk mendapatkan optogenetika agar bekerja tanpa menggunakan kabel serat optik invasif dan pengiriman virus transgen ke pasien.

Menurut Polina Anikeeva, seorang profesor Ilmu dan Teknik Material di MIT, mungkin akan segera memungkinkan untuk menggunakan sel induk dari pasien dan memungkinkan kepekaan mereka terhadap panjang gelombang cahaya tertentu melalui manipulasi genetik di luar tubuh. Dia mengatakan kepada Gizmodo bahwa sel-sel ini kemudian berpotensi dimasukkan kembali ke dalam saraf perifer pasien yang memungkinkan rangsangannya terstimulasi secara optik. Tidak ada kabel, tidak ada trans gen yang meragukan secara etis. Anikeeva mengatakan bahwa mungkin juga menggunakan stimulasi saraf untuk meningkatkan kemampuan saraf untuk menumbuhkan diri atau bahkan membentuk antarmuka intim dengan sensor sintetis.

Cukuplah untuk mengatakan, kita tidak akan melihat teknologi semacam ini selama bertahun-tahun, jika tidak berpuluh-puluh tahun. Namun berkat kerja Tee dan timnya di Stanford, jalan untuk mencapai tujuan ini semakin jernih.

Baca keseluruhan studi di Science : " Mekanis digital digital terinspirasi kulit ".


Kirimkan email ke penulis di george@gizmodo.com dan ikuti dia di @dvorsky . Gambar teratas oleh Bao Research Group, Universitas Stanford

11 Comments

Other George Dvorsky's posts

Inilah Cara NASA Dapat Menyelamatkan Probe Panas yang Sangat Terjebak Inilah Cara NASA Dapat Menyelamatkan Probe Panas yang Sangat Terjebak

Browser Anda tidak mendukung tag video HTML5. Klik di sini untuk melihat GIF asli Lengan robot NASA InSight akan menggunakan sendoknya untuk menjepit probe panas ke dinding lubangnya. Gambar: NASA / JPL-Caltech Kembali pada bulan Februari, penyelidikan panas pendaratan InSight NASA tidak terlalu jauh ketika mencoba menggali lubang ke Mars. Sudah macet sejak itu, tetapi NASA telah menyusun rencana...

LightSail 2, Didorong oleh Sinar Matahari, Meningkatkan Orbitnya sebesar 10.500 Kaki hanya dalam Dua Minggu LightSail 2, Didorong oleh Sinar Matahari, Meningkatkan Orbitnya sebesar 10.500 Kaki hanya dalam Dua Minggu

Dua minggu setelah memasuki mode pelayaran matahari, pesawat ruang angkasa LightSail 2 Planetary Society telah berhasil menaikkan orbitnya hampir 2 mil, dalam uji penting alat penggerak baru yang menjanjikan ini. LightSail 2 membentangkan layar surya 32 meter persegi (344 kaki persegi) pada 23 Juli, sekitar satu bulan setelah diendapkan ke orbit Bumi rendah oleh roket SpaceX Falcon Heavy. Pada...

Lab Kuman mematikan milik militer dimatikan karena pekerjaan yang ceroboh, peralatan bocor Lab Kuman mematikan milik militer dimatikan karena pekerjaan yang ceroboh, peralatan bocor

Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS telah menutup fasilitas penelitian militer terkemuka karena gagal memenuhi standar keselamatan yang ditetapkan, menghentikan penelitian penting terhadap beberapa patogen dan racun paling berbahaya di dunia. Setelah inspeksi pada bulan Juni, Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS (CDC) mengeluarkan perintah gencatan dan penghentian ke laboratorium biodefense Fort Detrick, lapor Frederick News-Post. Semua penelitian di...

Haruskah Kecerdasan Buatan Dikreditkan sebagai Penemu? Haruskah Kecerdasan Buatan Dikreditkan sebagai Penemu?

Tim peneliti kolaboratif mengklaim sistem kecerdasan artifisial mereka harus diakui sebagai penemu yang sah dari dua desain inovatif, dalam pengembangan yang berpotensi mengganggu dalam hukum paten. Hukum paten memang rumit bahkan pada saat-saat terbaik, tetapi sebuah proyek baru yang dipimpin oleh para peneliti dari University of Surrey dapat membuatnya lebih berbelit-belit. Disebut Proyek Penemu Buatan , inisiatif ini adalah...

Suggested posts

Apakah Pelacak Tidur Smartwatch Saya Benar-Benar Melakukan Apa Pun? Apakah Pelacak Tidur Smartwatch Saya Benar-Benar Melakukan Apa Pun?

Untuk sebagian besar kehidupan dewasa saya, saya tidak benar-benar berpikir tentang tidur: Itu hanya aktivitas yang diperlukan tubuh saya, selama sekitar enam hingga delapan jam semalam, agar tidak merasa seperti sampah pada hari berikutnya. Jarang saya berhenti untuk mempertimbangkan kualitas istirahat saya atau apakah pola tidur saya "normal." Yaitu, sampai saya berbakat a Fitbit Charge 3. Sekarang, hampir setiap...

Aspirin, Cukup Aneh, Dapat Melindungi Paru-Paru Kita Dari Polusi Udara Aspirin, Cukup Aneh, Dapat Melindungi Paru-Paru Kita Dari Polusi Udara

Dosis aspirin dapat melakukan lebih dari sekadar menenangkan sakit kepala Anda, sebuah studi baru menunjukkan — itu mungkin juga melindungi paru-paru Anda dari polusi udara. Polusi udara membahayakan tubuh kita macam cara , baik jangka pendek maupun jangka panjang. Salah satu cara ini adalah melalui sel-sel paru yang mengiritasi dan meradang. Jadi masuk akal bahwa aspirin dan obat antiinflamasi...

Bola Api Chili yang Misterius Bukan Meteorit — Jadi, Apa Itu Mereka? Bola Api Chili yang Misterius Bukan Meteorit — Jadi, Apa Itu Mereka?

Kilatan menyala di atas Chili minggu lalu, beberapa bahkan menyebabkan kebakaran di tanah — tetapi sebuah laporan baru telah menemukan bahwa asal usul bola api ini adalah sebuah misteri. Layanan Geologi dan Pertambangan Nasional Chili merilis laporan akhir pekan lalu, hasil analisis dari mengunjungi tujuh situs hangus di mana benda-benda mendarat di kota Dalcahue. Situs-situs tersebut tidak berisi bukti...

Inilah Cara NASA Dapat Menyelamatkan Probe Panas yang Sangat Terjebak Inilah Cara NASA Dapat Menyelamatkan Probe Panas yang Sangat Terjebak

Browser Anda tidak mendukung tag video HTML5. Klik di sini untuk melihat GIF asli Lengan robot NASA InSight akan menggunakan sendoknya untuk menjepit probe panas ke dinding lubangnya. Gambar: NASA / JPL-Caltech Kembali pada bulan Februari, penyelidikan panas pendaratan InSight NASA tidak terlalu jauh ketika mencoba menggali lubang ke Mars. Sudah macet sejak itu, tetapi NASA telah menyusun rencana...

Penelitian Baru Menjanjikan Baterai Mobil Listrik Yang Bertahan Selama Satu Juta Mil Penelitian Baru Menjanjikan Baterai Mobil Listrik Yang Bertahan Selama Satu Juta Mil

Motor listrik membuang daya listrik, yang bisa sangat sulit pada baterai yang dapat diisi ulang. Sel-sel daya yang digunakan dalam kendaraan listrik, seperti Teslas, memiliki umur yang diharapkan sekitar 300.000 hingga 500.000 mil, tetapi tim peneliti baterai percaya telah menemukan resep yang dapat menggandakan itu , yang mengarah pada baterai yang berpotensi dapat bertahan lebih lama dari listrik mobil...

Peneliti MIT Merancang Cacing Robotik ini untuk Mengubur Menjadi Otak Manusia Peneliti MIT Merancang Cacing Robotik ini untuk Mengubur Menjadi Otak Manusia

Browser Anda tidak mendukung tag video HTML5. Klik di sini untuk melihat GIF asli GIF: MIT ( YouTube ) Insinyur robotika di MIT telah membangun cacing robot mirip benang yang dapat diarahkan secara magnetis untuk dengan cekatan menavigasi jalur arteri otak manusia yang sangat sempit dan berkelok-kelok. Suatu hari itu dapat digunakan untuk dengan cepat membersihkan penyumbatan dan gumpalan...

Pemerintah Bolsonaro Mengamuk, Mengatakan Itu Tidak Akan Menerima Dana Pemadam Kebakaran Amazon Pemerintah Bolsonaro Mengamuk, Mengatakan Itu Tidak Akan Menerima Dana Pemadam Kebakaran Amazon

Presiden Brasil dan penyangkal iklim sayap kanan Jair Bolsonaro bahkan tidak akan menerima remeh $ 20 juta bahwa negara-negara G7 berjanji untuk menciptakan dana untuk "membantu negara-negara Amazon melawan kebakaran hutan dan meluncurkan inisiatif global jangka panjang untuk melindungi hutan hujan," kata kepala staf Bolsonaro Onyx Lorenzoni kepada Globo, Senin. "Kami menghargainya, tetapi mungkin sumber daya ini akan digunakan...

Brazil Menyebarkan Pasukan untuk Memerangi Kebakaran Hutan Setelah Kemarahan yang Meluas di Pemerintahan Bolsonaro Brazil Menyebarkan Pasukan untuk Memerangi Kebakaran Hutan Setelah Kemarahan yang Meluas di Pemerintahan Bolsonaro

Brasil telah mengerahkan hampir 44.000 tentara sebagai bagian dari operasi untuk memerangi kebakaran yang merajalela yang saat ini membakar sebagian besar Amazon, dengan para pejabat menyatakan dua pesawat pemadam kebakaran C-130 juga telah dikirim, menurut Daily Beast . Setelah Presiden Jair Bolsonaro, seorang penyangkal iklim paling kanan, mulai menjabat tahun ini dan segera mulai memberlakukan hukum dan lembaga lingkungan...

Presiden Brasil Penuh Sial Presiden Brasil Penuh Sial

Presiden Brasil Jair Bolsonaro - penyangkal iklim paling kanan yang menjabat tahun ini dan segera mulai membakar badan dan peraturan lingkungan Brasil - baru-baru ini menyarankan manusia dapat memperlambat perusakan biosfer Bumi dengan hanya mengambil "kotoran setiap hari." Mungkin dia mencoba untuk mencetak beberapa waktu tambahan di john untuk dirinya sendiri, karena dia begitu penuh omong kosong itu mengalir...

Sial, Tidak Ada Greenland Sial, Tidak Ada Greenland

Penawaran Presiden siap untuk itu lagi! Selama seminggu terakhir, tersiar kabar bahwa Gedung Putih telah menjelajahi semacam itu pengaturan untuk membeli wilayah otonom Denmark di Greenland — yang selain memberi AS lebih banyak akses militer ke titik strategis dunia, akan memungkinkan eksploitasi Amerika atas kekayaan mineral yang besar , cadangan air tawar, dan ... pasir . Pasir berharga. Bagaimanapun,...

Language