科技前沿
软集成电路可以将感知到的压力或温度转换成类似于神经脉冲的电信号
2023-05-23 12:39  点击:28
  人体皮肤中的机械感受器可以感知蝴蝶轻柔的重量,感知附近火焰或冷饮的热量,感知手是否握紧拳头或做出和平手势,轻轻一触即可数出所爱之人的脉搏.迄今为  止,寻求制造人造电子皮肤的工程师们已经能够制造出柔软、灵活的材料来模拟这些非凡的感觉,但他们之前从未创造出一种可以直接与大脑交流的类皮肤材料。
  
  虽然之前的努力需要硬电子设备将感知信号转换为大脑可以读取的电脉冲,但美国斯坦福大学的研究人员在一项新研究中创造了一种软集成电路,可以将感知压力或温度转换为类似于神经信号的电信号信号. 与大脑交流的冲动。他们希望有一天,这些信号可以被引导到植入末梢神经中的无线通信芯片,让截肢者能够控制假肢。其他潜在应用可能包括新的植入样式或可穿戴医疗设备。
 
  人造皮肤对于新的眼睑假体至关重要,不仅可以恢复抓握等运动和功能,还可以提供感官反馈(本体感觉)以帮助用户准确控制此类设备。不仅如此,还有皮肤材料本身必须一遍又一遍地拉伸和重建,永远不会失去其神经电特性的感觉。
 
  这些作者发明了一种三层电介质结构,与单层电介质相比,载流子迁移率提高了30 倍,从而使软集成电路能够在低电压下工作。有趣的是,这种三层结构中的一层是丁腈橡胶,它也用于手术手套。大多数电子皮肤由多层类皮革材料组成。有机纳米结构网络集成到每一层中,即使在拉伸时也能传输电信号。这些网络可以设计用于感测压力、温度、电压和化学物质。
 
  每个触摸输入都有自己的集成电路。然后,所有不同的传感器层必须组合成一个单一的整体材料,不能分层、撕裂或失去电子功能。
 
  该系统是第一个以柔软、耐用的形式将敏感性与人体皮肤所有所需的电气和机械特性相结合的系统,可用于下一代皮肤假体和创新的人机界面以提供人性化触感。在构建了他们的原型系统后,Bao、Wang 和他们的研究团队现在开始通过添加无线连接以及与大脑和身体外围交互的方式来增加他们技术的复杂性和可扩展性。
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