Loại da nhân tạo mới có thể cảm nhận nỗi đau

Các nhà nghiên cứu tại Đại học RMIT ở Melbourne, đã tạo ra một loại da mới có thể mô phỏng và cảm nhận nỗi đau của người.

Madhu Bhaskaran, giáo sư kỹ thuật tại Đại học RMIT đồng thời là trưởng nhóm nghiên cứu của dự án, cho biết loại da này được làm từ cao su silicone, có kết cấu giống với da thật và "cơ chế hoạt động tương tự da thật".

Nghiên cứu này có thể dẫn tới những đột phá ứng dụng trong sản xuất chi giả và robot.

Giống như da thật của con người, da nhân tạo sẽ phản ứng khi tiếp xúc với áp suất, nhiệt độ hoặc độ lạnh vượt ngưỡng chịu đau.

Các mạch điện tử được gắn tại các lớp bên ngoài giúp loại da này phản ứng khi gặp kích thích.

Bhaskaran giải thích: "Điều thú vị về cơ thể của chúng ta đó là nó hoạt động bằng cách gửi các tín hiệu tới hệ thống thần kinh trung ương, tương tự như cách hoạt động của các mạch điện tử với tốc độ bằng nhau".

Khi chúng ta chạm vào đồ nóng, các thụ cảm trên da sẽ gửi tín hiệu tới não qua các dây thần kinh. Sau đó, não gửi tín hiệu để kích thích phản xạ. Ví dụ, cơ thể sẽ thực hiện phản xạ thu hồi chi đang bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Bhaskaran cho biết với cơ chế hoạt động tương tự, khi một trong những cảm biến gắn trên da nhân tạo thấy đau, nó sẽ gửi tín hiệu tới các bộ phận được cấu tạo tương tự như cấu trúc não. Sau đó bộ phận này sẽ kích hoạt để thực hiện phản xạ.

Điều quan trọng là ngưỡng đau. Mặc dù liên tục cảm nhận được các kích thích, chúng ta chỉ phản ứng khi các kích thích vượt ngưỡng đau, như việc chạm vào đồ rất nóng. Não và da sẽ so sánh các kích thích và xác định loại nào được xem là nguy hiểm. Khi nghiên cứu da nhân tạo, các nhà khoa học đặt ra các ngưỡng tương tự cho các thiết bị điện tử được cấu tạo tương tự như não người.

Kết quả là da nhân tạo có thể phân biệt để phản ứng phù hợp giữa chạm nhẹ hay bị đâm bởi một cái kim.

Da nhân tạo có thể giúp tạo ra những bộ phận giả với khả năng phản ứng trước những cơn đau giống như tay chân của con người, từ đó cho phép người sử dụng tránh khỏi những mối nguy tiềm tàng.

Hình minh hoạ da nhân tạo. (Ảnh: RMIT University).

Bhaskaran nói: "Chúng ta đã đạt được những thành tựu lớn trong lĩnh vực chế tạo chi giả, nhưng chỉ đang tập trung vào việc mô phỏng lại các chuyển động. Vì chi giả thường không có da nên chúng không cảm nhận được những mối nguy hiểm. Việc có thêm một lớp da sẽ giúp các bộ phận này trở nên sống động hơn".

Steve Collins, chuyên gia trong lĩnh vực chế tạo chi giả và xương ngoài tại Đại học Standford ở Mỹ, cho rằng: "Khi một người mất đi tứ chi, họ không chỉ mất xương, cơ mà còn mất cả các cơ quan xúc giác. Từ trước tới nay, mọi người chỉ tập trung vào các cấu trúc và chuyển động khi chế tạo các loại chi giả, nhưng cảm giác có thể là yếu tố quan trọng nhất khiến các bộ phận giả này trở nên giống thật hơn".

Peter Kyberd, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Portsmouth, người tạo ra chi giả điều khiển bằng vi xử lý đầu tiên trên thế giới vào năm 1998, cho biết ông thấy nghiên cứu này rất thú vị.

"Hầu hết các nỗ lực để cải thiện các loại chi giả đều chưa có kết quả, bởi người sử dụng thường đánh giá rất thấp các sản phẩm này", ông nói.

Ông cũng nói thêm rằng việc da nhân tạo được sử dụng thường xuyên trong chế tạo chi giả vẫn là một quá trình dài hơi.

Da nhân tạo còn có khả năng sử dụng trong việc ghép da. Đây có thể là một biện pháp tạm thời cho tới khi da thật liền lại, hoặc có thể là biện pháp vĩnh viễn khi việc sử dụng da thật không khả thi. Loại da nhân tạo này cũng có thể ứng dụng trong chế tạo găng tay phẫu thuật thông minh, giúp giữ lại cảm giác thường bị mất do sử dụng găng tay thông thường.

Ứng dụng được mong chờ nhất chính là trong chế tạo robot. Việc sử dụng loại da nhân tạo có khả năng cảm nhận nỗi đau sẽ không chỉ tạo cảm giác robot giống người thật hơn, mà đây chính là một bước tiến cả về mặt công nghệ và triết học khi robot có khả năng cảm nhận nỗi đau.

Bhaskaran cho biết đây là một ý tưởng vô cùng tiềm năn, song vẫn tập trung vào các mục tiêu trước mắt: "Hiện tại, chúng ta cần hợp tác chặt chẽ với các nhà nghiên cứu y sinh học để hiện thực hóa các bước tiếp theo. Mục đích là để tạo ra các sản phẩm sống động hơn, có thể ứng dụng vào đời sống thực tế".

• Tại sao phù thuỷ lại cưỡi chổi mà không cưỡi thứ khác?
• Da thông minh có thể tự chữa lành trong vòng chưa đầy 1 giây
• Top 15 sự thật bất ngờ đằng sau những âm thanh kinh dị trong phim Hollywood

Từ khóa liên quan:

da nhân tạo

da thông minh

da nhân tạo cảm nhận được nỗi đau

ngưỡng đau

cảm biến trên da nhân tạo

Madhu Bhaskaran

Steve Collins

Peter Kyberd

Loading...