Ihoa muistuttavat anturit edistävät AISkin-kehitystä

Toronton yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt erittäin venyvät, läpinäkyvät ja itsestään voitettavat anturit, jotka auttavat kehittämään keinotekoista ihoa muistuttavaa AISkin-teknologiaa. Anturi pystyy tallentamaan ihmisen ihon monimutkaiset aistimukset, mikä oli yksi suurimmista esteistä kehittää keinotekoista ihoa, joka muistuttaa oikeaa ihoa.

Uusi teknologia on nimeltään AISkin, ja tutkijat uskovat, että uusi teknologia on tärkeä wearable-elektroniikassa, henkilökohtaisessa terveydenhuollossa ja robotiikassa.

Professori Xinyu Liu:n laboratorio työskentelee ioni-iho- ja pehmeän robotiikan murroksellisilla aloilla.

“Koska se on hydrogeeli, se on halpaa ja biologisesti yhteensopivaa – voit laittaa sen ihollen ilman mitään myrkyllisiä vaikutuksia. Se on myös erittäin tarttuva, eikä se irtoa, joten siinä on niin monta mahdollisuutta tälle materiaalille”, professori Liu sanoo.

AISkin on tarttuva, ja se koostuu kahdesta vastakkaisesti varustetusta venyvästä aineesta. Nämä aineet ovat hydrogeeli. Tutkijat yhdistävät negatiiviset ja positiiviset ionit luodakseen “aistimisen liitoksen” geelin pinnalle.

Aistimisen liitos toimii, kun AISkinia altistetaan venymiselle, kosteudelle tai lämpötilan muutoksille, mikä aiheuttaa kontrolloidun ioni-liikkeen sen yli. Nämä voivat sitten mitata sähköisinä signaaleina, kuten jännitteinä tai virroina.

“Jos katsot ihmisen ihoa, miten me aistimme lämpöä tai painetta, neuronimme siirtävät tietoa ioneja kautta – se on todella ei niin erilainen kuin meidän keinotekoinen iho”, Liu sanoo.

AISkin on sekä luja että venyvä.

Binbin Ying on vieraileva PhD-opiskelija McGill-yliopistosta, ja hän johtaa projektiin Liu:n laboratoriossa.

Yingin mukaan “Ihmisihomme voi venyä noin 50 prosenttia, mutta meidän AISkin voi venyä jopa 400 prosenttia pituudestaan rikkoutumatta”.

Tutkijat julkaisivat tuloksensa Materials Horizons -julkaisussa.

Uusi AISkin voi johtaa tiettyjen teknologioiden kehittymiseen, kuten ihoa muistuttaviin Fitbiteihin, jotka pystyvät mittaamaan useita kehon parametreja. Muita teknologioita ovat esimerkiksi tarttuva kosketusnäyttö, joka pystyy tarttumaan käden pintaan.

“Se voi toimia urheilijoille, jotka haluavat mitata harjoittelunsa tiukkuutta, tai se voi olla wearable-kosketusnäyttö, jolla voidaan pelata pelejä”, Liu sanoo.

Teknologia voi myös mitata lihasrehabilitaation edistymistä.

“Jos laittaisit tämän materiaalin potilaan käsineeseen, joka rehabilitoi kättään, terveydenhuollon työntekijät voivat seurata sormien taipumista”, Liu sanoo.

Teknologia voi myös toimia pehmeän robotiikan alalla, jossa käytetään joustavia roboteja, jotka on valmistettu polymereistä. Yksi käyttökohteista voisi olla pehmeiden robottien käyttäminen, jotka käsittelevät herkkiä esineitä tehtaissa.

Tutkijat toivovat, että AISkin voidaan integroida pehmiin robottiin, jotta voidaan mitata tietoja, kuten ruuan lämpötilaa tai esineiden käsittelyyn vaadittua painetta.

Laboratorio työskentelee nyt AISkinin kehittämisen parantamiseksi ja antureiden koon pienenemiseksi. Biologisen aistimisen ominaisuudet lisätään materiaaliin, jolloin se pystyy mittaamaan biomolekyylejä kehon nesteissä.

“Jos edistämme tämän tutkimuksen, tämä voisi olla jotain, mitä voimme laittaa päälle kuin ‘älykkään sideharson'”, Liu sanoo. “Haavan parantuminen vaatii hengittävyyttä, kosteustasapainoa – ioni-ihon tuntuu luonnolliselta seuraavalta askelelta.”