Кожа – самый большой сенсорный орган, состоящий из миллионов сложных датчиков, которые обнаруживают стимулы температуры, давления и прикосновения. При обнаружении этих стимулов кожа мгновенно посылает сигналы в центральную нервную систему, чтобы вызвать двигательную реакцию, и именно эта сложность затрудняет имитацию в технологиях.
Теперь исследователи из Университета RMIT в Австралии утверждают, что они создали прототип электронного устройства, которое способно имитировать почти мгновенную обратную связь человеческого тела, реагируя на болезненные ощущения так же быстро, как и нервные сигналы, поступающие в мозг.
Прототип датчика давления сочетает в себе растягиваемую электронику и ячейки с долговременной памятью, в то время как датчик тепла сочетает в себе термореактивные покрытия и память. Датчик боли объединяет все три технологии.
В своем исследовании ученые описывают, как они объединили растяжимую электронику, которая включает оксидные материалы, с биосовместимым кремнием, чтобы создать прозрачную, небьющуюся и пригодную для носки электронику. Они также создали термореактивные покрытия, которые трансформируются в ответ на тепло, и клетки электронной памяти, имитирующие то, как мозг использует долговременную память для вызова информации.
Доктор медицины Атаур Рахман, работающий над исследованием, говорит, что клетки памяти в каждом прототипе искусственной кожи были способны вызывать реакцию, когда давление, тепло или боль достигли определенного порога. Наиболее важные кожные рецепторы связаны с давлением (тельца Пачини), температурой (терморецепторы) и болью (ноцицепторы). Все эти рецепторы обнаруживают раздражители, измеряют их, а затем передают сигналы в мозг, вызывая реакции. В этом исследовании исследователи RMIT сообщают об искусственных электронных рецепторах, которые имитируют рецепторы, используя комбинацию нескольких функциональных единиц. Это включает мемристор для принятия решений на основе титаната стронция с дефицитом кислорода, золотой эластичный датчик давления на основе эластомера, триггер температуры на основе оксида с фазовым переходом, который действует как терморецептор и как ноцицептор.
В дополнение к прототипу, чувствительному к боли, исследовательская группа утверждает, что также разработала устройства, в которых используется растягиваемая электроника для обнаружения и реагирования на изменения давления и температуры. При дальнейшем развитии они считают, что эта «растяжимая искусственная кожа» может стать альтернативой существующим инвазивным кожным трансплантатам.
© digitrode.ru