เซนเซอร์แบบผิวหนังช่วยพัฒนา AISkin

กลุ่มของ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตรอนโต ได้พัฒนาเซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่นเป็นพิเศษ โปร่งใส และใช้พลังงานได้เอง ซึ่งจะช่วยพัฒนาผิวหนังเทียมไอออนิก เซ็นเซอร์สามารถบันทึกความรู้สึกที่ซับซ้อนของผิวหนังมนุษย์ ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการพัฒนาผิวหนังเทียมให้คล้ายกับของจริง 

เทคโนโลยีใหม่นี้ถูกเรียกว่า AISkin และนักวิจัยเชื่อว่าเทคโนโลยีใหม่นี้จะมีความสำคัญต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ การดูแลสุขภาพส่วนบุคคล และวิทยาการหุ่นยนต์ 

ห้องทดลองของศาสตราจารย์ Xinyu Liu กำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาของผิวหนังไอออนิกและวิทยาการหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่ม

“เนื่องจากเป็นไฮโดรเจล จึงมีราคาไม่แพงและเข้ากันได้ทางชีวภาพ — คุณสามารถใส่ลงบนผิวหนังได้โดยไม่มีพิษใดๆ นอกจากนี้ยังยึดติดแน่นและไม่หลุดออก ดังนั้นจึงมีช่องทางมากมายสำหรับวัสดุนี้” ศาสตราจารย์ Liu กล่าว

AISkin เป็นกาวและประกอบด้วยแผ่นสารยืดที่มีประจุตรงข้ามกันสองแผ่น สารเหล่านี้เรียกว่าไฮโดรเจล นักวิจัยวางไอออนลบและบวกเพื่อสร้าง "จุดแยกสัมผัส" บนพื้นผิวของเจล

จุดเชื่อมต่อการตรวจจับจะทำงานเมื่อใดก็ตามที่ AISkin อยู่ภายใต้ความเครียด ความชื้น หรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไอออนที่ถูกควบคุม จากนั้นสามารถวัดค่าเหล่านั้นเป็นสัญญาณไฟฟ้า เช่น แรงดันหรือกระแส 

“ถ้าคุณดูที่ผิวหนังของมนุษย์ วิธีที่เรารับรู้ความร้อนหรือความกดดัน เซลล์ประสาทของเราจะส่งข้อมูลผ่านไอออน ซึ่งไม่แตกต่างจากผิวหนังเทียมของเรามากนัก” Liu กล่าว

AISkin นั้นทั้งแข็งแกร่งและยืดหยุ่นได้

Binbin Ying เป็นผู้สมัครรับเชิญระดับปริญญาเอกจาก McGill University และเขาเป็นผู้นำโครงการในห้องทดลองของ Liu 

Ying กล่าวว่า “ผิวหนังของมนุษย์สามารถยืดออกได้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ แต่ AISkin ของเราสามารถยืดได้ถึง 400 เปอร์เซ็นต์โดยไม่ทำลาย” 

นักวิจัยได้เผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขาใน ขอบเขตของวัสดุ

AISkin ใหม่สามารถนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีบางอย่างเช่น Fitbits ที่เหมือนผิวหนังซึ่งสามารถวัดค่าพารามิเตอร์ของร่างกายได้หลายค่า เทคโนโลยีอื่นๆ ได้แก่ ทัชแพดแบบติดกาวที่สามารถติดบนพื้นผิวมือของคุณได้ 

“มันสามารถใช้ได้กับนักกีฬาที่ต้องการวัดความเข้มงวดของการฝึกซ้อม หรืออาจเป็นทัชแพดที่สวมใส่ได้เพื่อเล่นเกม” Liu กล่าว

เทคโนโลยีนี้ยังสามารถวัดความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นในการฟื้นฟูกล้ามเนื้อ 

“หากคุณใส่วัสดุนี้ลงบนถุงมือของผู้ป่วยที่กำลังฟื้นฟูสมรรถภาพของมือ ตัวอย่างเช่น เจ้าหน้าที่สาธารณสุขจะสามารถตรวจสอบการเคลื่อนไหวของนิ้วงอได้” Liu กล่าว

เทคโนโลยีนี้ยังสามารถมีบทบาทในด้านหุ่นยนต์อ่อนหรือบอทที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งทำจากโพลิเมอร์ การใช้งานอย่างหนึ่งอาจใช้กับอุปกรณ์จับยึดแบบหุ่นยนต์แบบอ่อนที่จัดการกับวัตถุที่บอบบางภายในโรงงาน

นักวิจัยหวังว่า AISkin จะถูกรวมเข้ากับหุ่นยนต์นุ่มเพื่อวัดข้อมูล เช่น อุณหภูมิของอาหารหรือความดันที่จำเป็นต่อการจัดการวัตถุบางอย่าง

ตอนนี้ห้องปฏิบัติการจะทำงานเพื่อพัฒนา AISkin และลดขนาดของเซ็นเซอร์ ความสามารถในการรับรู้ทางชีวภาพจะถูกเพิ่มเข้าไปในวัสดุ ซึ่งจะช่วยให้สามารถตรวจวัดสารชีวโมเลกุลในของเหลวในร่างกายได้ 

“ถ้าเราพัฒนางานวิจัยนี้ให้ก้าวหน้าไปกว่านี้ นี่อาจเป็นสิ่งที่เราสวมเช่น 'ผ้าพันแผลอัจฉริยะ'” Liu กล่าว “การรักษาบาดแผลต้องใช้การระบายอากาศ ความสมดุลของความชื้น ผิวที่เป็นไอออนิกรู้สึกเหมือนเป็นขั้นตอนต่อไปตามธรรมชาติ”