Kineski znanstvenici otkrili su da bi usporedba topline koja izlazi iz nečijeg nosa, obraza i područja oko očiju mogla biti "idealan alat za praćenje i provjeru zdravog starenja". Uvježban na podacima o temperaturi lica tisuća odraslih Kineza, program umjetne inteligencije, predstavljen u časopisu Cell Metabolism, identificira nekoliko toplinskih obrazaca lica koji ukazuju kako kuca nečiji "biološki sat". Na primjer, utvrđeno je da se temperatura nosa pojedinca s godinama smanjuje brže nego na drugim dijelovima lica, dok temperatura oko očiju raste. To znači da ljudima s toplijim nosevima i hladnijim područjem oko očiju toplinski sat otkucava sporije.

Model strojnog učenja koji su izradili stručnjaci Pekinškog sveučilišta može automatski obraditi i analizirati toplinsku kartu lica osobe kako bi predvidio ima li metabolički poremećaj, poput masne jetre ili dijabetesa, s više od 80 posto točnosti. Toplinski profil pojedinca povezan s načinom života i metaboličkim zdravljem; toplinski profil lica dijabetičara u prosjeku je više od šest godina stariji od profila zdravih vršnjaka. Ljudi s povišenim krvnim tlakom pokazuju povećanu temperaturu u području oko očiju i na obrazima, a muškarci s hipertenzijom obično imaju relativno hladnije noseve.

U drugom istraživanju, istraživači su pratili utječe li redovito preskakanje užeta na termičku starost lica. Na kraju ispitivanja lica vježbača "pomladila" su se u prosjeku za pet godina, na licima nevježbača nisu uočene promjene. Istraživači sad namjeravaju proširiti studiju i ​​otkriti može li termalna slika lica predvidjeti zdravo starenje i na druge načine.

PET skenovi tijela otkrivaju dugoročne imunološke učinke kovida

Dugotrajni kovid teška je bolest bez poznatog mehanizma ili lijeka, a nova studija Kalifornijskog sveučilišta u San Franciscu, tvrtke CellSight Technologies i Kaiser Permanente South San Francisco Medical Centra podupire tezu da je ova bolest u velikoj mjeri biološka. Do tog su zaključka došli analizom PET skenova oboljelih čija su tijela iznutra sjajila poput božićnog drvca.

Radioaktivni "tragač" otkrio je abnormalnu aktivnost T stanica u moždanom deblu, leđnoj moždini, koštanoj srži, nosu, grlu, nekim limfnim čvorovima, tkivu srca i pluća te stijenki crijeva. Aktivacija imunoloških T stanica u nekim tkivima, poput leđne moždine i stijenke crijeva, bila je veća kod pacijenata koji su prijavili dugotrajne simptome kovida te pacijenata s trajnim respiratornim problemima. 

Ova opažanja, predstavljena u časopisu Science Translational Medicine, sugeriraju da bi čak i klinički blaga infekcija mogla imati dugoročne posljedice na imunološku homeostazu temeljenu na tkivu i potencijalno rezultirati aktivnim virusnim rezervoarom u dubljim tkivima, kažu istraživači koji tvrde kako njihovi nalazi pružaju uvjerljive dokaze da je dugotrajni kovid povezan s postojanošću virusa SARS-CoV-2 u tijelu i abnormalnom imunološkom aktivnošću.

Biokompatibilni senzor za potpunu implantaciju

Kohlearni implantati, maleni elektronički uređaji koji mogu pružiti osjećaj zvuka gluhim ili nagluhim osobama, pomogli su poboljšati sluh za više od milijun ljudi diljem svijeta. Međutim, ti se kohlearni implantati samo djelomično ugrađuju i oslanjaju na vanjski hardver. Ove komponente ograničavaju korisnike koji zbog toga ne mogu plivati, vježbati ili spavati dok nose vanjsku jedinicu.

Rješenje ovog problema mogao bi biti potpuno unutarnji kohlearni implantat kojeg su osmislili istraživači MIT-a, Massachusetts Eye and Eara, Harvard Medical Schoola i Sveučilišta Columbia. Njihov implantabilni senzor UmboMic, predstavljen u Journal of Micromechanics and Microengineering, izrađen je od biokompatibilnog piezoelektričnog materijala koji stvara električni naboj kad se sabija ili isteže te tako mjeri minijaturna kretanja na donjoj strani bubnjića. Kako bi maksimizirali performanse uređaja, istraživači su razvili i pojačalo koje poboljšava signal dok minimalizira šum elektronike.

Proteza koju pokreće živčani sustav

Suvremeni protetski udovi mogu pomoći ljudima s amputacijama da hodaju što prirodnije, ali ne pružaju potpunu neurološku kontrolu nad udom. Umjesto toga, oni se oslanjaju se na robotske senzore i kontrolere koji pomiču ud uz pomoć unaprijed definiranih algoritama hoda. Koristeći novu vrstu kirurške intervencije i neuroprostetskog sučelja, istraživači MIT-a i Brigham and Women's Hospitala pokazali su da je prirodan hod moguć i korištenjem protetske noge koju u potpunosti pokreće živčani sustav tijela.  Postupak kirurške amputacije ponovno povezuje mišiće u zaostalom ekstremitetu, što pacijentima omogućuje primanje "proprioceptivnih" povratnih informacija o tome gdje se njihov protetski ekstremitet nalazi u prostoru.

"Ovo je prva protetička studija u povijesti koja pokazuje protezu noge pod potpunom neurološkom modulacijom, gdje se pojavljuje biomimetički hod. Nitko nije uspio pokazati ovu razinu kontrole mozga koja proizvodi prirodan hod, gdje ljudski živčani sustav kontrolira kretanje, a ne robotski algoritam kontrole", istaknuli su istraživači Centra za bioniku na MIT-u časopisu Nature Medicine. Omogućavanje neurološke kontrole, kažu istraživači, korak je prema cilju "ponovne izgradnje ljudskog tijela" kako bi se ljudski mozak sveobuhvatno povezao s elektromehanikom.

Spretna robotska ruka

Istraživači Sveučilišta Bristol razvili su robotsku ruku s umjetnim taktilnim vrhovima prstiju. Ova robotska ruka s četiri prsta sposobna je osjetiti i rotirati objekte u bilo kojem smjeru i u bilo kojoj orijentaciji, čak i kad je ruka okrenuta naopačke, što navodno dosad nije učinjeno. Poboljšanje spretnosti robotskih ruku, kažu istraživači, moglo bi utjecati na daljnju automatizaciju zadataka kao što je rukovanje robom za supermarkete ili razvrstavanje otpada za recikliranje.

Umjetni taktilni vrh prsta koristi mrežu papila nalik na igle na donjoj strani kože, a pri izradi je kopirana struktura ljudske kože. Ove papile ispisane su u naprednim 3D-pisačima koji mogu miješati meke i tvrde materijale i tako stvoriti komplicirane biološke strukture. Istraživači tu ne namjeravaju stati i projekt žele proširiti naprednijim primjerima spretnosti poput ručnog sastavljanja Lego kockica.

Meka, rastezljiva elektroda simulira osjet dodira

Istraživači Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu razvili su mekani, rastezljivi elektronički uređaj koji može simulirati osjećaj pritiska ili vibracije kad se nosi na koži. Ovaj uređaj, objavljen u Science Robotics, iskorak je prema stvaranju haptičkih tehnologija koje mogu reproducirati raznolikiji i realističniji raspon osjeta dodira.

Uređaj se sastoji od meke, rastezljive elektrode pričvršćene na silikonski flaster i može se nositi kao naljepnica na vršku prsta ili podlaktici. Elektroda, izrađena od vodljivog, krutog polimera PEDOT:PSS i mekog rastezljivog polimera PPEGMEA, u izravnom je kontaktu s kožom i žicama spojena na vanjski izvor napajanja. Slanjem blage električne struje kroz kožu, uređaj može proizvesti osjećaj pritiska ili vibracije, ovisno o frekvenciji signala.

"Naš cilj je stvoriti nosivi sustav koji može isporučiti široku paletu osjeta dodira s pomoću električnih signala i bez nanošenja boli korisniku", kažu istraživači. 

Leće za noćni vid 

Upotrebom "tehnologije pretvorbe zasnovane na metapovršini" može se stvoriti efekt noćnog vida bez potrebe za glomaznim komponentama za obradu svjetla i kriogenim hlađenjem, pokazali su australski istraživači u studiji koju objavljuje časopis Advanced Materials. Rezultati istraživanja Centra izvrsnosti za transformativne metaoptičke sustave (TMOS) mogli bi se, kažu, pokazati ključnom za razvoj industrije 4.0 i buduću ekstremnu minijaturizaciju tehnologije.

Korištenjem "ultrakompaktne rezonantne metapovršine litij niobata visoke kvalitete", vrlo tankog fotonskog uređaja koji može modulirati ponašanje elektromagnetskih valova, istraživači su povećali energiju infracrvenih fotona povećavajući njihovu frekvenciju tako da njihove valne duljine budu unutar vizualnog spektra. Budući da infracrveni fotoni prolaze samo kroz jednu rezonantnu metapovršinu i zatim se miješaju s izvorom svjetlosti koji se koristi za pojačavanje razina energije, noćni vid se može osigurati bez potrebe za pretvaranjem fotona u elektrone. Time se zaobilazi potreba za višestrukim teškim optičkim i rashladnim komponentama za smanjenje toplinskog šuma, a pretvorba iz IR u vidljivo svjetlo preko metapovršine odvija se na sobnoj temperaturi.

Ova konverzija naviše može uhvatiti i vidljivo i nevidljivo svjetlo u jednoj slici, što standardni sustavi za noćno gledanje ne mogu.

Fluidni motor bez vanjskog napajanja

Inženjeri Državnog sveučilišta Sjeverne Caroline razvili su lagan fluidni motor za pogon mekih robota u pomoćnim uređajima. Izvanredna značajka novog motora je njegova sposobnost autonomne proizvodnje značajne sile bez oslanjanja na vanjski izvor energije. Ovaj motor, naime, radi na principu dinamike fluida i funkcionira usmjeravanjem ulja u i iz komore unutar mekog robota.  

Ovo rješenje, predstavljeno u časopisu Advanced Intelligent Systems, koristi dvodijelni dizajn. Sustav izravnog pogona s motorom, zupčastom crpkom i hidrauličnim umjetnim mišićem (HAM) stvara kompaktnu, laganu postavu bez ventila. Fluidni motor s motorom visokog zakretnog momenta i prilagođenom zupčastom pumpom pak stvara visoki tlak za pogon HAM-a, isporučujući jake sile. 

Robot inspiriran morskom zvijezdom savija se, popravlja i pamti

Morske zvijezde posjeduju izvanrednu sposobnost da svoje tijelo bez napora drže u bilo kojem položaju. Ključ ove sposobnosti leži u njihovom zamršenom kosturu i složenoj mreži različitih tkiva, zaključili su biomimetičari Hochschule Bremen koji su uz pomoć rendgenskih CT snimaka, računalnog modeliranja i detaljne analize slika dekodirali uloge tkiva i njihovo međusobno djelovanje. Inspirirani ovim morskim bićem razvili su i fleksibilnu i stabilnu strukturu koja pokazuje 4D značajke i može ponuditi različite primjene u robotici, zrakoplovstvu i medicinskim uređajima.

Oni su u 3D printeru ispisali termoplastičnu mrežicu koja oponaša vapnenačko i kolagensko tkivo te silikonski gumeni omotač ili dermu. Ova jedinstvena kombinacija daje ovoj strukturi inspiriranoj morskim zvijezdama "samozaključavanje, neprekidno savijanje, samozacjeljivanje i značajke pamćenja oblika". Istraživači su čak reproducirali sposobnost samoizlječenja morske zvijezde. Ako je oštećen, materijal teče i stapa se kad se zagrije iznad točke taljenja termoplasta, učinkovito popravljajući nedostatke.

Ovo bi se rješenje, smatraju istraživači, moglo iskoristiti u izradi automobilskih sjedala koja se prilagođavaju oblik tijela osobe, ali i za prilagodbu kirurških alata koji bi se u tijelo umetali u minimalno invazivnom obliku te se naknadno širiti i preoblikovali na mjestu operacije, a kateter bi mogao promijeniti svoj promjer kako bi se kretao složenim krvnim žilama.