Dans la quête pour construire une peau intelligente qui imite les capacités de détection de la peau naturelle, les peaux ioniques ont montré des avantages significatifs. Ils sont constitués d’hydrogels flexibles et biocompatibles qui utilisent des ions pour transporter une cost électrique. Contrairement aux peaux intelligentes en plastique et en métal, les hydrogels ont la douceur de la peau naturelle. Cela offre une sensation in addition naturelle au bras prothétique ou à la major du robot sur lequel ils sont montés et les rend confortables à porter.
Ces hydrogels peuvent générer des tensions lorsqu’ils sont touchés, mais les scientifiques ne comprenaient pas clairement remark – jusqu’à ce qu’une équipe de chercheurs de l’UBC élabore une expérience exclusive, publiée aujourd’hui dans Science.
“Le fonctionnement des capteurs d’hydrogel est qu’ils produisent des tensions et des courants en réaction à des stimuli, tels que la pression ou le toucher – ce que nous appelons un effet piézoionique. Mais nous ne savions pas exactement remark ces tensions sont produites”, a déclaré l’auteur principal de l’étude. Yuta Dobashi, qui a commencé le travail dans le cadre de sa maîtrise en génie biomédical à l’UBC.
Travaillant sous la supervision du chercheur de l’UBC, le Dr John Madden, Dobashi a conçu des capteurs d’hydrogel contenant des sels avec des ions positifs et négatifs de différentes tailles. Lui et ses collaborateurs des départements de physique et de chimie de l’UBC ont appliqué des champs magnétiques pour suivre précisément la façon dont les ions se déplaçaient lorsqu’une pression était appliquée au capteur.
“Lorsqu’une pression est appliquée sur le gel, cette pression répartit les ions dans le liquide à différentes vitesses, créant un signal électrique. Les ions positifs, qui ont tendance à être additionally petits, se déplacent in addition rapidement que les ions négatifs furthermore gros. Il en résulte un ion inégal distribution qui crée un champ électrique, c’est ce qui fait fonctionner un capteur piézo-ionique.”
Les chercheurs affirment que ces nouvelles connaissances confirment que les hydrogels fonctionnent de la même manière que les humains détectent la pression, qui consiste également à déplacer des ions en réponse à la pression, inspirant de nouvelles purposes potentielles pour les peaux ioniques.
“L’application évidente consiste à créer des capteurs qui interagissent directement avec les cellules et le système nerveux, puisque les tensions, les courants et les temps de réponse sont similaires à ceux à travers les membranes cellulaires”, explique le Dr Madden, professeur de génie électrique et informatique à la faculté des sciences appliquées de l’UBC.. “Lorsque nous connectons notre capteur à un nerf, il produit un sign dans le nerf. Le nerf, à son tour, lively la contraction musculaire.”
“Vous pouvez imaginer un bras prothétique recouvert d’une peau ionique. La peau détecte un objet par le toucher ou la pression, transmet cette information and facts par les nerfs au cerveau, et le cerveau active alors les moteurs nécessaires pour soulever ou tenir l’objet. Avec furthermore développement de la peau du capteur et des interfaces avec les nerfs, cette interface bionique est envisageable.”
Une autre software est un capteur d’hydrogel doux porté sur la peau qui peut surveiller les signes vitaux d’un affected individual tout en étant totalement discret et en générant sa propre énergie.
Dobashi, qui termine actuellement son doctorat à l’Université de Toronto, souhaite continuer à travailler sur les technologies ioniques après l’obtention de son diplôme.
“Nous pouvons imaginer un avenir où des” iontroniques “ressemblant à de la gelée sont utilisées pour les implants corporels. Des articulations artificielles peuvent être implantées, sans crainte de rejet à l’intérieur du corps humain. Des dispositifs ioniques peuvent être utilisés dans le cadre du cartilage artificiel du genou, ajoutant une détection intelligente Un implant de gel piézoionique peut libérer des médicaments en fonction de la pression qu’il détecte, par exemple. »
Le Dr Madden a ajouté que le marché des peaux intelligentes est estimé à 4,5 milliards de bucks en 2019 et qu’il continue de croître. “Les peaux intelligentes peuvent être intégrées aux vêtements ou placées directement sur la peau, et les peaux ioniques sont l’une des systems qui peuvent favoriser cette croissance.”
La recherche comprend des contributions de Yael Petel, titulaire d’un doctorat en chimie à l’UBC, et de Carl Michal, professeur de physique à l’UBC, qui ont utilisé l’interaction entre les champs magnétiques puissants et les spins nucléaires des ions pour suivre les mouvements des ions dans les hydrogels. Cédric Plesse, Giao Nguyen et Frédéric Vidal de l’Université CY Cergy Paris en France ont aidé à développer une nouvelle théorie sur la façon dont la cost et la pressure sont générées dans les hydrogels.