Новая искусственная кожа может чувствовать температуру, влажность и давление

Протезы, которыми можно управлять с помощью мозговых импульсов или мышечных движений, уже давно не в новинку. Но чтобы протезы функционировали как настоящие части тела, им не хватает обратной тактильной связи, когда при каком-либо воздействии электрические импульсы поступают обратно в нервную систему. Для этих целей ученые в течение нескольких лет разрабатывают искусственную кожу. Уже существуют прототипы, которые могут чувствовать давление и даже самовосстанавливаться.

Редакция сайта

Объединенной команде ученых из Южной Кореи и США, возможно, удалось создать самую «умную» искусственную кожу на сегодняшний день — она чувствует давление, температуру и влажность. Более того, благодаря встроенным нагревательным элементам с обратной связью она может поддерживать температурный профиль пациента.

Исследователи уже протестировали искусственную кожу на протезе руки. Впоследствии они надеются, что подобный протез, «заламинированный» в электронную кожу, будет связан с центральной нервной системой пациентов и не будет восприниматься ею, как нечто чужеродное.

Основная часть новой кожи состоит из гибкого прозрачного силиконового материала, называемого полидиметилсилоксан или ПДМС. Внутри находится сетка из кремниевых нанолент, которые генерируют электричество при растяжении или сжатии. Благодаря разнице электрических импульсов обеспечивается тактильная обратная связь. Кремниевые наноленты также позволяют чувствовать температуру предметов.

Датчики влажности состоят из конденсаторов. Принцип работы основан на физических законах: когда полимер, окружающий конденсатор, поглощает воду, влага меняет свойства полимера в отношении сохранения заряда. Конденсаторы измеряют заряд, определяя тем самым уровень влажности окружающей среды.

Подобный протез должен выполнять множество сложных операций, таких как нажатие клавиш, способность держать чашку с горячим или холодным напитком, определение сухих и влажных поверхностей, рукопожатие и т. д. Большой раздел исследования, опубликованного в журнале Nature, посвящен алгоритму выполнения данных операций, а также испытанию работы датчиков. Например, датчик влажности проверялся в определении сухих и влажных подгузников. А действие нагревательных элементов, ответственных за поддержание температуры электронной коже, измерялось в количестве тепла, передаваемого кукле. В обоих случаях испытания прошли уcпешно.

Также команда корейских и американских разработчиков трудится над способом передачи сенсорной информации от искусственной кожи к мозгу человека. Им уже удалось передать информацию о давлении из кожи в мозг крысы, но, как отмечают авторы работы, для людей этот метод может быть небезопасен.