В России разработали элементы для создания "электронной кожи"

Ученые из#nbsp;НИУ МИЭТ и#nbsp;Сеченовского университета разработали высокочувствительный датчик из#nbsp;биосовместимых материалов, который может быть использован для#nbsp;создания «электронной кожи». Результаты исследования опубликованы в#nbsp;журнале «Микромашины».

Кожа#nbsp;— самый большой орган человеческого тела, способный ощущать и#nbsp;реагировать на#nbsp;сложные воздействия окружающей среды. По#nbsp;словам специалистов, ученые всего мира работают над созданием «электронной кожи», имитирующей сенсорную систему человека.

По#nbsp;мнению ученых, это может быть использовано в#nbsp;протезировании нового поколения, персонализированной медицине, мягкой робототехнике, искусственном интеллекте и#nbsp;человеко-машинных интерфейсах (дисплеи, фотоэлектрические и#nbsp;транзисторные технологии). Она также может быть использована в#nbsp;носимых системах для#nbsp;мониторинга и#nbsp;поддержания здоровья человека, в#nbsp;биомедицине и#nbsp;регенеративной медицине (например, для#nbsp;управления движением различных частей тела, таких как конечности, суставы, грудная клетка и#nbsp;деформация мышечной ткани в#nbsp;рамках послеоперационного лечения).

При разработке «электронной кожи» специалисты стремятся как можно точнее воспроизвести работу сенсорной системы человека. Чувствительность этих рецепторов находится в#nbsp;диапазоне давлений 20−50 Па.

По#nbsp;данным университета, в#nbsp;мире существует ряд датчиков давления для#nbsp;роботов с#nbsp;чувствительностью до#nbsp;10 Па. Однако они не#nbsp;могут быть использованы в#nbsp;медицинских целях из-за низкой биосовместимости и#nbsp;узкого рабочего диапазона.
Исследователи из#nbsp;Института биомедицинских систем МИЭТ и#nbsp;Института бионических технологий и#nbsp;инженерии Сеченовского университета разработали два типа высокоточных датчиков деформации#nbsp;— тактильный и#nbsp;эластичный.

По#nbsp;словам исследователей, в#nbsp;отличие от#nbsp;известных аналогичных изделий, разработанные датчики созданы на#nbsp;основе биологических или биосовместимых материалов и#nbsp;могут легко наноситься и#nbsp;сниматься. Кроме того, они могут с#nbsp;высокой точностью регистрировать деформацию различных форм, а#nbsp;также такие свойства поверхности, как растяжение, изгиб, выпуклость и#nbsp;вогнутость, что повышает их#nbsp;диагностические возможности. «Чувствительный элемент этого тензодатчика изготовлен из#nbsp;композитных наноматериалов, содержащих бычий сывороточный альбумин, микрокристаллическую целлюлозу и#nbsp;полидиметилсилоксан, а#nbsp;также углеродные нанотрубки с#nbsp;небольшим допированием (<1%), толщина толстой пленки составляет менее одного микрона»,#nbsp;— рассказал доцент Леван Ичикидзе из#nbsp;Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета МИЭТ.

Он#nbsp;добавил, что механические и#nbsp;электрические свойства пленки значительно улучшаются в#nbsp;результате обработки лазерным лучом.

В#nbsp;тактильных датчиках достигнуты значения чувствительности 20−60 Па, а#nbsp;также реализована интеллектуальная система распознавания визуальных жестов с#nbsp;точностью около 94%, отметил эксперт.
Такие датчики могут быть использованы в#nbsp;малоинвазивной хирургии. Они могут быть использованы для#nbsp;формирования узлов в#nbsp;лапароскопической хирургии, точного управления режущими инструментами, сбора тактильных данных в#nbsp;местах контакта хирургических инструментов, дистанционной роботизированной хирургии и#nbsp;диагностики",#nbsp;— сказал Ичкитидзе.

По#nbsp;мнению авторов, применение сенсоров в#nbsp;новых типах эндоскопов может предотвратить травматичные биопсии (изъятие клеток и#nbsp;тканей из#nbsp;организма в#nbsp;диагностических целях). Эту функцию выполняет матрица сенсорных датчиков, состоящая из#nbsp;большого количества высокочувствительных элементов. Ученые считают, что такой инструмент будет очень востребован в#nbsp;медицине, особенно в#nbsp;онкологии.

Результаты исследования отражены в#nbsp;ряде научных работ, опубликованных в#nbsp;2022—2023 годах («Биоинженерная физика и#nbsp;механика», «Наноматериалы и#nbsp;новые материалы и#nbsp;их#nbsp;применение»), и#nbsp;патентах Российской Федерации (№ 26 662 066 и#nbsp;26 685 570).
Исследование выполнено в#nbsp;рамках программы стратегического научного руководства «Приоритет-2030»