研究チームは、実際の皮膚と同じように痛みに反応する電子人工皮膚を開発し、より優れた補綴、よりスマートなロボット工学、および非侵襲的な皮膚移植の代替手段への道を開きました。
オーストラリアのメルボルンにあるRMIT大学のチームが開発したプロトタイプは、人間の皮膚が電子皮膚で痛みを知覚する方法を再現できます。 このデバイスは、身体のほぼ瞬時のフィードバック応答を模倣し、神経信号が脳に伝わるのと同じくらい速く痛みを伴う感覚に反応することができます。
主任研究員、教授 マドゥバスカランと述べ、痛みを感知するプロトタイプは、次世代の生物医学技術とインテリジェントロボット工学に向けた大きな進歩を表すものだと述べています。
皮膚は私たちの体の中で最大の感覚器官であり、何かが痛いときに超高速信号を送信するように設計された複雑な機能を備えています。 これまで、人間の痛みの感覚を現実的に模倣することができた電子技術はありませんでした。
マドゥバスカラン、RMITの機能材料およびマイクロシステムグループの共同リーダー
人間の皮膚のしくみ
私たちはいつも皮膚を通して感覚を感じますが、私たちの痛みの反応は特定の時点でのみ現れます（私たちが熱すぎる、または鋭すぎるものに触れるときなど）。 RMITで開発された電子スキンは、圧力、熱、または寒さが特定のしきい値に達すると即座に反応します。 これは、真にインテリジェントな補綴物とインテリジェントなロボット工学を提供するために必要な高度なフィードバックシステムの今後の開発における基本的なステップです。
機能検出プロトタイプ
研究チームは、実際の痛みを感じるプロトタイプである「電子スキン」に加えて、温度と圧力の変化を検出して対応できる伸縮可能な電子機器を使用するデバイスも開発しました。 Bhaskaran氏は、XNUMXつの機能的なプロトタイプは、人間の皮膚感知機能の主要な機能を電子的な形で提供するために設計されたと述べた。
今後の開発により、伸縮性のある人工皮膚は、従来のアプローチが実行できないか機能しない非侵襲性の皮膚移植片の将来の選択肢になる可能性もあります。
「このテクノロジーを生物医学アプリケーションに統合するには、さらなる開発が必要です。 基本要素（生体適合性と皮膚のような弾力性）はすでにそこにある」とバスカラン氏は語った。
電子スキンの仕組み
新しい研究、に公開 高度なインテリジェントシステム 暫定特許として申請され、チームが以前にテストして特許を取得したXNUMXつのテクノロジーを組み合わせています。
- 拡張可能な電子機器。 酸化物材料と生体適合性シリコンを組み合わせて、ステッカーと同じくらい薄い透明で壊れないウェアラブル電子機器を提供します。
- 熱反応性コーティング。 熱に反応して変形する素材をベースにした、人間の髪の毛の1.000分のXNUMXの厚さの自己改質コーティング。
- 脳を模倣する記憶。 脳が長期記憶を使用して以前の情報を呼び出し、保存する方法を模倣する電子記憶細胞。
圧力センサーのプロトタイプは、拡張可能な電子機器と長期メモリセルを組み合わせたものです。 熱センサーは、温度反応性コーティングとメモリーを統合します。 痛みセンサーは、XNUMXつのテクノロジーすべてを統合しています。
博士研究員Md アタウル・ラーマン 彼は、電子皮膚を構成する要因の各プロトタイプのメモリセルは、圧力、熱、または痛みが所定のしきい値に達したときに応答をアクティブにする責任があると述べました。
基本的に最初の電子体性センサーを作成しました。 私たちは感覚刺激の知覚を導くニューロン、神経経路、および受容体の体の複雑なシステムの主要な機能を複製しました
アタウル・ラーマン、MRIT
既存のテクノロジーでは、電気信号を使用してさまざまなレベルの痛みを模倣していました。 この新しい電子スキンは、実際の機械的な圧力、温度、痛みに反応し、適切な反応を提供します。 それは大きな飛躍です。 これは、電子スキンがピンを指でそっと触れるか、誤って自分を刺すかの違いを知っていることを意味します。 これまで電子的に達成されたことのない根本的な違い。
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「人工体性センサー：電子皮膚のフィードバック受容体」。 に公開 高度なインテリジェントシステム （DOI：10.1002 / aisy.202000094）。
