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新型电子皮肤可以像人类皮肤一样对疼痛做出反应:原型设备以电子方式复制人类皮肤感觉疼痛的方式
2020年10月16日    阅读量:     新闻来源:中国机器人网 vrovro.com  |  投稿

研究人员已经开发出了可以像真实皮肤一样对疼痛做出反应的电子人造皮肤,从而为更好的修复技术,更智能的机器人技术和皮肤移植的非侵入性替代方法开辟了道路。


新型电子皮肤可以像人类皮肤一样对疼痛做出反应:原型设备以电子方式复制人类皮肤感觉疼痛的方式 中国机器人网,vrovro.com


由澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学的团队开发的原型设备可以电子复制人类皮肤感觉到的疼痛。


该设备模仿人体的近乎即时的反馈响应,并且可以以与神经信号传播到大脑相同的光速对疼痛的感觉做出反应中国机器人网vrovro.com


首席研究员Madhu Bhaskaran教授表示,这种疼痛感应原型是朝着下一代生物医学技术和智能机器人技术的重大进步。


Bhaskaran说:“皮肤是人体最大的感觉器官,其复杂功能旨在在发生任何伤害时发出速射警告信号。”


“我们一直在通过皮肤感知事物,但我们的疼痛反应只会在某个特定时刻产生,例如当我们触摸过热或过尖的物体时。


“到目前为止,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。


“我们的人造皮肤会在压力,热度或冷度达到令人痛苦的阈值时立即做出反应。


“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。”


功能感测原型


除疼痛感应原型外,研究团队还开发了使用可拉伸电子设备的设备,该设备可以感应并响应温度和压力的变化。


RMIT功能材料和微系统小组的联合负责人Bhaskaran表示,这三个功能原型旨在以电子形式提供皮肤感应功能的关键特征。


随着进一步的发展,在传统方法不可行或行不通的情况下,可拉伸人造皮肤也可能成为非侵入性皮肤移植的未来选择。


Bhaskaran说:“我们需要进一步开发,以将该技术集成到生物医学应用中,但是已经具备了生物相容性,类似皮肤的可拉伸性等基础知识。”


如何制作电子皮肤


这项新的研究成果已发表在Advanced Intelligent Systems上,并已获得临时专利,该技术结合了该团队先前开创并获得专利的三种技术:


可伸缩的电子产品:将氧化物材料与生物相容性硅相结合,可提供透明,坚不可摧且可穿戴的电子产品,其厚度仅为贴纸。

具有温度反应性的涂层:自变质涂层是一种比人类头发薄1000倍的涂层,它是基于一种能响应热量而发生变化的材料而制成的。

模仿大脑的记忆:模仿大脑使用长期记忆来回忆和保留先前信息的方式的电子记忆细胞。

压力传感器原型结合了可伸缩的电子元件和长期存储单元,热传感器将对温度有反应性的涂层和存储器结合在一起,而疼痛传感器则将这三种技术集成在一起。


博士研究员Md Ataur Ra??hman说,当压力,热量或疼痛达到设定的阈值时,每个原型中的存储单元都负责触发响应。


他说:“我们实质上已经创建了第一个电子体感器,它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,从而驱动了我们对感觉刺激的感知。”


“虽然一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或不小心刺伤它的区别-这是电子化之前从未实现的关键区别。”


这项研究得到了澳大利亚研究委员会的支持,并在RMIT的最新微纳米研究设施中进行,用于微/纳米加工和设备原型设计。


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