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
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости
Старая модель не работает: ученые ищут новые объяснения устройства Вселенной
Космос
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами
Наука