Змеиная кожа вдохновила на создание датчика с широким спектром чувствительности

Команда из Института биомедицинских инноваций Терасаки разработала носимое устройство на основе того, как устроена кожа змеи.

Многие функции организма человека проявляются в виде механической деформации кожи: она растягивается, сгибается или движутся мышцы. Эти механические изменения можно найти и отследить, если измерять уровни напряжения в различных точках по всему телу.

В последние годы такие движения отслеживают с помощью носимых датчиков, они могу обнаруживать: 

  • напряжение высокого уровня (40–100%): движение пальцев, суставов и конечностей;
  • напряжение среднего уровня (10–40%): глотание и движение лица;
  • напряжение низкого уровня (<1%–10%): пульс и вибрации голосовых связок.

Для того, чтобы обеспечить высочайший уровень проводимости и стабильности, лучше использовать PEDOT:PSS — это полимерная смесь из двух иономеров. Один компонент в этой смеси состоит из сульфоната полистирола натрия, который представляет собой сульфированный полистирол. Но низкая растяжимость пленок PEDOT:PSS приводит к ухудшению производительности носимых устройств на его основе. 

Авторы в новой работе создали носимое устройство, которое эффективно обнаруживает различный уровень напряжения. Чтобы максимально увеличить растяжимость этого датчика, они взяли за основу принципы работы змеиной кожи. Змеи могут растягиваться в несколько раз по сравнению с их нормальным размером тела, это происходит, потому что их кожа покрыта перекрывающимися чешуйками. При приложении напряжения эти чешуйки скользят друг по другу и легко смещаются при необходимости. Поэтому кожа змей исключительно эластичная. 

Исследователи использовали эту концепцию дизайна при изготовлении своего датчика. Они нанесли тонкий слой PEDOT:PSS и запекли его с эластомерной лентой. Затем этот слой растянули на 50%. Этот процесс привел к образованию трещин и микроскопических кусочков на поверхности слоя. Эти открытые участки служили местами склеивания для нанесения второго тонкого слоя PEDOT:PSS. После нанесения второй слой дополнительно растягивался до 100%. В результате образовались новые растяжения и островки, которые естественным образом совпадали с областями первого слоя. 

По результатам ряда экспериментов датчик выдавал четко определенные сигналы с диапазоном чувствительности в два порядка. Сигналы точно отражали градусы и углы движений. Кроме того, датчик продемонстрировал отличную проводимость и долговечность.

Новую разработку можно использовать для мониторинга сердечных или кровеносных функций, для оказания помощи людям, которые испытывают трудности с вокализацией или глотанием, а также при физической реабилитации или оценке спортивных результатов.

Читать далее

Найдено объяснение, как Вселенная отражается возле черных дыр

Массовые отравления и новые версии гибели цивилизации: как изменились наши знания о майя

Изменения орбиты Земли способствовали возникновению сложной жизни на планете

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос
ИИ научился предсказывать успеваемость студентов по данным профиля в VK
Новости
Странная звезда Млечного Пути пульсирует каждые 44 минуты и это не объяснить
Космос
Этот OLED-экран сам издает звук: каждый пиксель работает как динамик
Новости
Посмотрите, как на Солнце идет дождь: астрономы увидели это впервые
Космос
Одно из главных доказательств Большого взрыва поставили под сомнение 
Космос
Университетский техпред — новый элемент высшего образования: студенты становятся предпринимателями
Наука
Илон Маск намекнул, почему ушел из администрации Трампа на самом деле
Новости
Илон Маск и Павел Дуров публично спорят из-за соглашения между Telegram и Grok
Новости
В мозге нашли нервные клетки, которые регулируют набор веса
Наука
Электросамолеты смогут летать дальше: MIT представил мощные топливные элементы
Наука
Anthropic открыла доступ к поиску для пользователей чат-бота с ИИ Claude
Новости
Противораковые препараты на треть увеличили срок жизни мышей
Наука
В Китае придумали, как решить проблему опасных вибраций в маглеве
Новости
Роботизированные комплексы для обучения студентов внедрят в российские вузы
Иннополис
Дуров договорился с xAI Маска продвигать ИИ Grok в Telegram
Новости
Камни для крокодилов и контроль качества альтушек: четвертый «ТехПредКлуб» прошел в Томске
Новости