Δερματικές Αισθήσεις Βοηθούν την Πρόοδο της Τεχνητής Ιοντικής Δέρματος

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο έχουν αναπτύξει υπερ-ελαστικές, διαφανείς και αυτο-ενεργειακές αισθήσεις που θα βοηθήσουν στην πρόοδο της τεχνητής ιοντικής δέρματος. Η αίσθηση είναι σε θέση να καταγράψει τις σύνθετες αισθήσεις του ανθρώπινου δέρματος, που ήταν ένα από τα μεγάλα εμπόδια για την ανάπτυξη τεχνητής δέρματος παρόμοιας με το πραγματικό.

Η νέα τεχνολογία ονομάζεται AISkin, και οι ερευνητές πιστεύουν ότι η νέα τεχνολογία θα είναι σημαντική στις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, την προσωπική φροντίδα της υγείας και τη ρομποτική.

Το εργαστήριο του Καθηγητή Xinyu Liu εργάζεται στις περιοχές της ιοντικής δέρματος και της μαλακής ρομποτικής.

“Εφόσον είναι υδρογέλ, είναι φθηνό και βιοσυμβατό — μπορείτε να το τοποθετήσετε στο δέρμα χωρίς κανένα τοξικό αποτέλεσμα. Είναι επίσης πολύ κολλώδες, και δεν πέφτει,所以 υπάρχουν τόσοι δρόμοι για αυτό το υλικό,” σύμφωνα με τον Καθηγητή Liu.

Η AISkin είναι κολλώδης, και αποτελείται από δύο αντίθετα φορτισμένα φύλλα ελαστικών ουσιών. Αυτές οι ουσίες είναι γνωστές ως υδρογέλ. Οι ερευνητές επικάθησαν αρνητικά και θετικά ιόντα για να δημιουργήσουν μια “αίσθηση συνδέσμου” στην επιφάνεια του γέλ.

Η αίσθηση συνδέσμου λειτουργεί όταν η AISkin υποβάλλεται σε τάση, υγρασία ή αλλαγές στη θερμοκρασία, που προκαλούν ελεγχόμενες κινήσεις ιόντων διαμέσου αυτής. Αυτές μπορούν τότε να μετρηθούν ως ηλεκτρικά σήματα, όπως η τάση ή ο ρεύμα.

“Εάν κοιτάξετε το ανθρώπινο δέρμα, πώς αισθανόμαστε τη θερμότητα ή την πίεση, τα νευρικά κύτταρά μας μεταφέρουν πληροφορίες μέσω ιόντων — δεν είναι τόσο διαφορετικό από την τεχνητή δέρμα μας,” λέει ο Liu.

Η AISkin είναι και σκληρή και ελαστική.

Ο Binbin Ying είναι ένας επισκέπτης υποψήφιος διδάκτωρ από το Πανεπιστήμιο McGill, και είναι ο ηγέτης του έργου στο εργαστήριο του Liu.

Σύμφωνα με τον Ying, “Το ανθρώπινο δέρμα μας μπορεί να εκτείνεται περίπου 50%, αλλά η AISkin μας μπορεί να εκτείνεται μέχρι 400% του μήκους της χωρίς να σπάσει.”

Οι ερευνητές δημοσίευσαν τις ερευνες τους στο Materials Horizons.

Η νέα AISkin μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ορισμένων τεχνολογιών, όπως δερματικές Fitbits που είναι ικανές να μετρούν πολλαπλά σωματικά παραμέτρους. Άλλες τεχνολογίες περιλαμβάνουν μια κολλώδη οθόνη αφής που είναι σε θέση να κολλήσει στην επιφάνεια του χεριού σας.

“Θα μπορούσε να δουλέψει για αθλητές που θέλουν να μετρήσουν την ένταση της προπόνησής τους, ή θα μπορούσε να είναι μια φορητή οθόνη αφής για να παίξετε παιχνίδια,” σύμφωνα με τον Liu.

Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να μετρήσει την πρόοδο που γίνεται στην αποκατάσταση των μυών.

“Εάν τοποθετήσετε αυτό το υλικό σε ένα γάντι ενός ασθενούς που αποκαθιστά το χέρι του, για παράδειγμα, οι εργαζόμενοι υγείας θα είναι σε θέση να παρακολουθούν τις κινήσεις του δακτυλίου του,” λέει ο Liu.

Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να παίξει ένα ρόλο στο πεδίο της μαλακής ρομποτικής, ή των ελαστικών ρομπότ που κατασκευάζονται από πολυμερή. Μια από τις χρήσεις θα μπορούσε να είναι με μαλακές ρομποτικές πιέσεις που χειρίζονται ευαίσθητα αντικείμενα σε εργοστάσια.

Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η AISkin θα ενσωματωθεί σε μαλακά ρομπότ για να μετρήσει δεδομένα, όπως η θερμοκρασία των τροφίμων ή η πίεση που απαιτείται για να χειριστεί ορισμένα αντικείμενα.

Το εργαστήριο θα δουλέψει τώρα για την πρόοδο της AISkin και την μείωση του μεγέθους των αισθήσεων. Βιο-αισθητικές ικανότητες θα προστεθούν στο υλικό, που θα επιτρέψει να μετρήσει βιομοριακά στο σώμα των υγρών.

“Εάν προχωρήσουμε αυτή την έρευνα, αυτό θα μπορούσε να είναι κάτι που τοποθετούμε σαν ένα ‘έξυπνο επίδεσμο,'” λέει ο Liu. “Η θεραπεία των πληγών απαιτεί αναπνοή, ισορροπία υγρασίας — η ιοντική δέρμα feels σαν το φυσικό επόμενο βήμα.”