“电子皮肤”创造了Nerve-Like冲动说到大脑

机械在人类皮肤可以感知的微妙的重量一只蝴蝶,感到附近的火焰的热量或冷饮,了解是否在拳头的手或和平标志,并计数脉冲的爱人温柔的接触。工程师渴望创造人工电子皮肤迄今为止能够时尚柔软,灵活的材料,模仿这些了不起的感觉,但他们从来没有创建一张据材料可以直接跟大脑——直到现在。

虽然以前的努力要求严格的电子感觉信号转换成电脉冲,大脑可以阅读,斯坦福大学的研究者们已经制造出柔软的集成电路,感觉到压力或温度转换为电子信号类似于神经冲动与大脑。研究人员希望有一天,这些信号可能会被直接植入无线通信芯片的周围神经,使截肢者来控制假肢。其他潜在的使用可能包括新时代植入或可穿戴式医疗设备。

“我们一直在做单一的电子皮肤有一段时间了。这个障碍与其说是发现机制来模拟人类接触非凡的感官能力,但把人们带到一起只使用最材料材质的,”说鲍哲南化工株式会社李教授和这项研究的资深作者出现在杂志上科学。

“据英国大部分挑战下来推进电子材料,这样他们就可以被纳入集成电路有足够的复杂性来生成nerve-like脉冲火车和足够低操作电压对人体安全使用,“魏晨Wang说鲍博士研究生的实验室,他是这篇论文的第一作者。王一直致力于此原型为3年。

层技术

目标是一个柔软的集成电路,可以模仿感官受体的机制,在低电压高效运行。不幸的是,王的第一次要求超过30或更多伏,可以不够实现电路的功能。”这种新的电子皮肤5伏上运行,可以检测刺激类似于真正的皮肤,”他说。

人造皮肤对新时代假肢至关重要,不仅恢复运动和功能,像抓住,但也提供感官反馈(本体感觉),帮助用户控制的设备精度。不仅如此但sensory-skin材料本身必须伸展和返回没有失败,一次又一次,而不会失去其nerve-like电特性。

研究小组发明了一种tri-layer电介质结构,帮助增加电荷的移动运营商通过30倍比单层电介质,使电路在低电压操作。有趣的是,其中一个层tri-layer腈,手术中使用的橡胶手套。大多数的电子皮肤据材料是由许多层。集成在每一层有机纳米结构的网络传输电信号即使拉伸。这些网络可以改造的压力,温度,压力,和化学物质。

每个感官输入都有自己的集成电路。然后各种感官层必须夹在一起成一个单片材料,不分层、撕裂,或失去电子的功能。

每个电子层只是一个几十到几百纳米厚,半打左右的完成材料层小于一微米。

”但这确实太薄容易处理,所以我们使用衬底的支持,这让我们的电子皮肤约25 - 50微米厚,一张纸的厚度,“宝说。“这是在一个类似人类皮肤外层的厚度范围。”

新一代的进步

系统是第一个结合遥感和所有所需的电气和机械特性的人体皮肤柔软、耐用的形式,可用于下一代假皮和创新的人机接口提供一个类人的触觉。

原型完成,包,Wang和团队现在开始增加复杂性和可伸缩性的技术,增加了无线功能,以及接口与大脑和身体的外围。

参考:江王W, Y,钟D, et al .神经形态感觉运动回路由单片集成体现,低压,软电子皮肤。科学。2023,380 (6646):735 - 742。doi:10.1126 / science.ade0086

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