Инженеры создали гибкий сенсор, имитирующий кожу

Совместная работа американских инженеров из Стэнфордского университета и исследовательского центра Пало Альто привела к созданию датчика на гибкой основе, способного различать силу нажатия. Датчик отсылает электрические импульсы, аналогичные импульсам, идущим от кожи – при этом, как и у кожи, их количество возрастает с силой нажатия. Этот материал будет использоваться при создании протезов нового поколения.

Как объясняет руководитель исследования, профессор Женан Бао [Zhenan Bao], главное преимущество датчика в том, что он выдаёт импульсы, которые нервная система способна обрабатывать непосредственно. По его словам, для протезов ранее уже создавались датчики давления, но выдаваемые ими импульсы шли совсем не в том формате, в котором их смог бы воспринимать мозг. В связи с этим протезу требовался компьютер для конвертации сигналов.

Новый датчик оборудован простым электронным контуром, позволяющим выдавать импульсы нужного формата. Поскольку датчики расположены на гибком и растяжимом материале, они могут пригодиться и в носимой электронике. Например, закрепив их на одежде, можно будет с их помощью считывать сердцебиение или давление.

Один из слоёв датчика сделан из полимера, пронизанного углеродными нанотрубками и сформированного в виде пирамидок. При сжатии гибкой основы пирамидки деформируются, что приводит к изменению проводимости сжимаемого участка. А под этим слоем расположен распечатанный контур осциллятора, преобразующего переменный ток в последовательность импульсов. Чем больше нажатие, тем больше ток и тем быстрее идут импульсы.

Для демонстрации возможностей датчиков профессор Бао сотоварищи применили достижения оптогенетики, и преобразовали электрические импульсы от датчиков в световые. Эксперименты на мышах, чьи клетки мозга были необходимым образом модифицированы, показали, что нейроны успешно реагируют импульсы, передаваемые таким способом, даже если их частота доходит до 200 Гц.

Проблема с доставкой импульсов в мозг через электроды заключается в том, что жёсткие электроды повреждают нейроны. Оптогенетика позволяет воздействовать на нейроны, не вступая с ними в прямой контакт. В будущем для таких датчиков возможно будет создавать при помощи генной инженерии оптогенетические интерфейсы, или же создать мягкие электроды, не повреждающие клетки.