新型电子人工皮肤传感器可为更好的假肢和更智能的机器人铺平道路

最近科学家设计了一种新型的电子人造皮肤传感器,该皮肤传感器对疼痛的反应类似于真实皮肤。这一新型突破可以为智能机器人,更好的修复技术以及皮肤移植的非侵入性替代方法铺平道路。
类似于皮肤的传感原型设备,由可伸缩的电子设备制成。RMIT大学的一个研究小组开发了原型设备,该设备可以电子模拟人类皮肤感知疼痛的方式。
这种新颖的装置模仿了人体近乎即时的反馈反应,并且可以快速响应痛苦的感觉,即神经信号到达大脑的速度相同。
根据首位研究员和Madhu Bhaskaran教授的说法,这种疼痛感应设备代表了智能机器人技术和先进的生物医学技术的重大进步。
皮肤是我们身体最大的感觉器官,其复杂功能旨在在发生任何伤害时发送速射警告信号。我们一直在通过皮肤感知事物,但是我们的疼痛反应只会在某个特定点出现,例如当我们触摸过热或过尖的物体时。RMIT大学首位研究员兼教授Madhu Bhaskaran说。
Bhaskaran继续说道:“直到现在,还没有电子技术能够真实地模仿这种非常人性化的痛苦感觉。当压力,热度或冷度达到令人痛苦的阈值时,我们的人造皮肤都会立即做出反应。这是未来复杂反馈系统发展的关键一步,我们需要交付真正的智能假肢和智能机器人。”
功能传感器原型
除了可感知疼痛的原型外,研究人员还借助可伸缩电子设备设计了设备。这些电子设备能够感应压力和温度的变化并对其做出反应。
Bhaskaran还是RMIT大学功能材料与微系统小组的共同负责人。他补充说,这三种功能模型的开发旨在以电子形式提供皮肤感知潜力的关键特征。
随着更多的进步,新的,可拉伸的人造皮肤也可以作为非侵入性皮肤移植物的未来选择,在这种情况下,传统方法要么无效要么不可行。

我们需要进一步开发,以将该技术集成到生物医学应用中,但是基本原理(生物相容性,类似皮肤的可拉伸性)已经存在。RMIT大学首位研究员兼教授Madhu Bhaskaran说。
如何制作电子皮肤传感器?
这项新研究整合了研究人员已经开创并获得专利的三项技术。该研究已发表在《高级智能系统》杂志上,并已获得临时专利。
可伸缩的电子产品-通过将生物相容性有机硅与氧化物材料集成在一起,这些电子产品提供了可穿戴,牢固且透明的电子产品,其厚度与贴纸一样薄。
温度反应性涂层-基于可响应热量转换的材料,这些自改性涂层的厚度比单根头发的厚度薄1000倍。
模仿大脑的记忆-模拟大脑使用长期记忆来收集和保留较早信息的电子记忆细胞。
热传感器将记忆和温度反应性涂层结合在一起。压力传感器模型集成了长期存储单元和可伸缩电子器件;疼痛传感器融合了所有三种技术。
博士研究员Ataur Rahman博士说,每个原型中的存储单元都会在疼痛,热或压力达到设定的阈值时立即发起反应。
我们实质上是创建了第一批电子体感器,复制了人体复杂的神经元,神经通路和受体的复杂系统的关键特征,这些系统推动了我们对感觉刺激的感知。RMIT大学博士研究员Ataur Rahman博士说。
Rahman继续说道:“尽管某些现有技术已经使用电信号来模拟不同程度的疼痛,但是这些新设备可以对实际的机械压力,温度和疼痛做出反应,并提供正确的电子响应。”
“这意味着我们的人造皮肤知道用手指轻轻触摸别针还是不小心刺伤自己的区别-这是电子之前从未实现的关键区别,” Rahman进一步补充说。
这项研究得到了澳大利亚研究理事会的资助,并在RMIT大学的先进微纳米研究设施中进行,该设施专门用于设备原型设计和微/纳米加工。
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