Hudsensorer förbättrar AISkin

En grupp forskare från University of Toronto har utvecklat super-sträckbara, transparenta och självförsörjande sensorer som kommer att hjälpa till att förbättra artificiell jonisk hud. Sensorn kan spela in de komplexa sensationerna av mänsklig hud, vilket var en av de stora barriärerna för att utveckla artificiell hud som liknar den riktiga.

Den nya tekniken kallas AISkin, och forskarna tror att den nya tekniken kommer att vara viktig inom bärbara elektronik, personlig hälsovård och robotik.

Professor Xinyu Lius labb arbetar med genombrott inom områdena jonisk hud och mjuk robotik.

“Eftersom det är hydrogel, är det billigt och biokompatibelt – du kan sätta det på huden utan några toxiska effekter. Det är också mycket klibbigt och det faller inte av, så det finns så många möjligheter för detta material”, enligt professor Liu.

AISkin är klibbig och består av två motsatt laddade ark av sträckbara ämnen. Dessa ämnen kallas hydrogeler. Forskarna lägger negative och positive joner för att skapa en “sensing junction” på ytan av gelen.

Sensing junctionen fungerar när AISkin utsätts för belastning, fukt eller temperaturförändringar, vilket orsakar kontrollerade jonrörelser över den. Dessa kan sedan mätas som elektriska signaler som spänning eller ström.

“Om du tittar på mänsklig hud, hur vi känner värme eller tryck, våra neurala celler överför information genom joner – det är verkligen inte så annorlunda från vår artificiella hud”, säger Liu.

AISkin är både tuff och sträckbar.

Binbin Ying är en gästande doktorand från McGill University och han leder projektet i Lius labb.

Enligt Ying, “Vår mänskliga hud kan sträckas omkring 50 procent, men vår AISkin kan sträckas upp till 400 procent av sin längd utan att brytas.”

Forskarna publicerade sina resultat i Materials Horizons.

Den nya AISkin kan leda till utvecklingen av vissa teknologier som hud-liknande Fitbits som kan mäta flera kroppsparametrar. Andra teknologier inkluderar en klibbig pekskärm som kan fästas på ytan av din hand.

“Det kunde fungera för idrottare som vill mäta intensiteten i sin träning, eller det kunde vara en bärbar pekskärm för att spela spel”, enligt Liu.

Teknologin kunde också mäta framstegen i muskelrehabilitering.

“Om du satte detta material på en handske för en patient som rehabiliterar sin hand, till exempel, skulle hälsovårdspersonal kunna övervaka deras fingerböjningar”, säger Liu.

Teknologin kunde också spela en roll inom området mjuk robotik, eller flexibla robotar gjorda av polymerer. En av användningarna kunde vara med mjuka robotgrepp som hanterar ömtåliga föremål inom fabriker.

Forskarna hoppas att AISkin kommer att integreras på mjuka robotar för att mäta data, som temperaturen på mat eller trycket som krävs för att hantera vissa föremål.

Labbet kommer nu att arbeta med att förbättra AISkin och minska storleken på sensorerna. Bio-sensingförmågor kommer att läggas till materialet, vilket kommer att tillåta det att mäta biomolekyler i kroppsvätskor.

“Om vi ytterligare förbättrar denna forskning, kunde detta vara något vi sätter på som en ‘smart förband’,” säger Liu. “Sårhälsning kräver andningsbarhet, fuktbalans – jonisk hud känns som det naturliga nästa steget.”