Искусственная кожа — не выдумка научной фантастики

17-05-2013: UEFIMA.RU:  Ученые Стэнфорда создали ультратонкий сверхчувствительный сенсор, обладающий транзистором, способный проводить реальные тактильные ощущения, что в будущем может привести к разработке искусственной кожи, ничем не уступающей настоящей.

Чрезвычайно тонкий, новый сенсор давления может оказаться шагом вперед на пути к созданию искусственной кожи, способной чувствовать внешнее влияние.

Тактильное чувство важно в разработке роботов, способных двигаться. Оно может также улучшить производство протезов для людей, переживших ампутацию конечностей.

Тем не менее, искусственную кожу очень сложно спроектировать, так как живая кожа сама по себе очень чувствительна к малейшим тактильным воздействиям, она эластична и использует мало энергии.

Новый сенсор может заполнить это упущение, говорится в статье, опубликованной 14 мая 2013 года в журнале «Природные Связи». Сенсор более чувствителен к давлению, чем человеческая кожа, говорит руководитель исследования Женьян Бао, профессор химической инженерии Стэнфорда.

«Если вы используете палец для того, чтобы коснуться кожи или руки, давление колеблется в пределах одного килопаскаля», говорит Бао. «Наш сенсор способен фиксировать давление, которое в несколько сотен раз меньше воздействия легкого прикосновения».

Бао и ее коллеги на протяжении долгого времени работали в сфере электроники, вдохновленные качествами человеческой кожи. В 2010 году они сообщили о разработке сверхчувствительного сенсора, сделанного с ультратонкой резины.

Но в том устройстве не было эластичного транзистора, являющего собой полупроводник, который и передает сигналы от сенсора.

Новое устройство являет собой транзистор, изготовленный с эластичного полимерного полупроводника, сообщает Бао.

«Если бы мы взяли слой резины и применили к нему давление, то он бы деформировался», говорит она. «А когда происходит деформация, меняется также и размер впитываемого заряда. Именно эти заряды влияют на передачу сигналов транзистором». Сенсор работает даже в искривленном состоянии, в котором, к примеру, находится кожа. Бао и ее коллеги протестировали устройство на человеческом запястье, обнаружив, что пульс в данном случае прощупывается лучше, чем при простом накладывании пальцев на артерию.

Пальцы, приложенные к точке прощупывания пульса, могут чувствовать лишь наиболее мощные толчки кровотока.

Эластичный сенсор способен определять и вторую, более слабую волну крови, движущуюся по направлению от конечностей, и третью, по характеру которой можно судить о жесткости кровеносных сосудов.

Жесткие артерии могут сигнализировать о повреждениях вследствие диабета или же по причине отложений холестерина.

Следующим шагом для Бао и ее коллег станет создание беспроводного устройства, что сделает сенсор более удобным для продолжительного клинического мониторинга. Конечной целью исследований является разработка искусственной кожи, способной чувствовать.

«Чтобы на самом деле изготовить искусственную кожу, нам придется найти способ соединения сенсоров с нервной системой, благодаря чему сигналы будут поступать в мозг», говорит Бао.