仿人皮传感器有助于人工离子皮的发展

多伦多大学的一组研究人员开发出超柔性、透明、自给自足的传感器，这将有助于推进人工离子皮的发展。该传感器能够记录人类皮肤的复杂感觉，这是开发类似真皮的人工皮肤的一个重大障碍。

这种新技术被称为AISkin，研究人员认为它将在可穿戴电子产品、个人健康护理和机器人领域发挥重要作用。

刘教授的实验室正在离子皮和软机器人领域进行突破性的研究。

“由于它是水凝胶，所以它很廉价且具有生物相容性——您可以将其放在皮肤上而不会产生任何毒性作用。它也非常粘性，不会掉落，因此它有很多应用途径，”刘教授说。

AISkin是粘性的，由两张带有相反电荷的可伸缩物质组成。这些物质被称为水凝胶。研究人员将负离子和正离子叠加在一起，以便在凝胶表面创建“感知接头”。

感知接头在AISkin受到应变、湿度或温度变化时起作用，这些变化会导致离子在其上进行受控运动。这些运动可以被测量为电信号，例如电压或电流。

“如果您看一下人类皮肤，我们如何感知热量或压力，我们的神经细胞通过离子传递信息——这与我们的人工皮肤并没有太大区别，”刘说。

AISkin既坚韧又可伸缩。

麦吉尔大学的访问博士候选人英斌正在刘的实验室领导该项目。

根据英斌的说法，“我们的皮肤可以伸展约50%，但我们的AISkin可以伸展到其长度的400%而不会破裂。”

研究人员在《材料地平线》杂志上发表了他们的研究成果。

新的AISkin可以带来某些技术的发展，例如类似Fitbit的皮肤传感器，可以测量多个身体参数。其他技术包括可以粘在手表面的触摸板。

“它可以用于运动员来衡量他们的训练强度，或者它可以作为可穿戴的触摸板来玩游戏，”刘说。

该技术还可以测量肌肉康复的进展。

“如果您将这种材料放在患者手套上，例如正在康复手部，医疗工作者将能够监测他们的手指弯曲运动，”刘说。

该技术还可以在软机器人领域发挥作用，即柔性机器人由聚合物制成。其中一个用途可能是软机器人抓取器，可以处理工厂中的精细物体。

研究人员希望AISkin能够集成到软机器人中，以便测量数据，例如食物的温度或处理某些物体所需的压力。

实验室现在将致力于推进AISkin的发展并减小传感器的尺寸。生物传感能力将被添加到材料中，这将使其能够测量体液中的生物分子。

“如果我们进一步推进这项研究，这可能是我们可以像‘智能敷料’一样佩戴的东西，”刘说。“伤口愈合需要呼吸性、湿度平衡——离子皮肤感觉像自然的下一步。”