Мягкий электрод имитирует прикосновения виртуального мира
Команда исследователей под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала мягкое, эластичное электронное устройство, способное имитировать ощущение давления или вибрации при ношении на коже.
Устройство, о котором сообщается в статье, опубликованной в журнале Science Robotics, состоит из мягкого растягивающегося электрода, прикрепленного к силиконовому пластырю. Его можно носить как наклейку на пальце или предплечье.
Электрод, непосредственно контактирующий с кожей, подключается к внешнему источнику питания с помощью проводов. Посылая слабый электрический ток через кожу, устройство может вызывать ощущение давления или вибрации в зависимости от частоты сигнала.
«Наша цель — создать носимую систему, которая сможет обеспечивать широкий спектр сенсорных ощущений с помощью электрических сигналов, не причиняя боли пользователю», — говорит соавтор исследования Рэйчел Блау.
Существующие технологии, передающие тактильные ощущения посредством электростимуляции, часто вызывают боль из-за использования жестких металлических электродов, которые плохо прилегают к коже. Воздушные зазоры между этими электродами и кожей могут привести к возникновению болезненных электрических токов. Чтобы решить эти проблемы, ученые разработали мягкий, эластичный электрод, который прилегает к коже идеально.
Вторая кожа
Электрод изготовлен из нового полимерного материала, созданного из двух известных полимеров: проводящего жесткого полимера, известного как PEDOT:PSS, и мягкого, эластичного полимера, известного как PPEGMEA. «Оптимизируя соотношение этих полимерных строительных блоков, мы с помощью молекулярной инженерии создали материал, который является одновременно и проводящим и растягивающимся», — говорит Блау.
Полимерный электрод вырезается лазером в форме плоской пружины и прикрепляется к силиконовой подложке. Такая конструкция повышает растяжимость электрода и гарантирует, что электрический ток воздействует на точно определенное место на коже, обеспечивая локализованную стимуляцию, говорят ученые.
В ходе испытаний электродное устройство носили на предплечье 10 участников. В сотрудничестве с психологами из Амстердамского университета исследователи впервые определили самый низкий обнаруживаемый уровень электрического тока при воздействии на кожу. Затем они отрегулировали частоту электрической стимуляции, позволив участникам испытывать ощущения давления или вибрации.
Устройство может помочь в разработке передовых тактильных устройств для таких приложений, как виртуальная реальность, медицинское протезирование и робототехника.