Nyújtható elektróda reprodukálja az emberi bőr érzékelését

A haptikus technológiák terén értek el jelentős előrelépést amerikai kutatók: egy olyan puha, nyújtható elektronikus eszközt fejlesztettek, ami képes a nyomás vagy vibráció érzékelésének szimulálására, miközben a felhasználó a bőrére tapasztva viseli. A Kaliforniai Egyetem San Diegó-i (UCSD) kutatócsoportja által vezetett fejlesztés változatosabb és valósághűbb tapintás művi másolására képes eszközt eredményezett – állítja a Science-ben közölt tanulmány.

Az eszköz egy puha, nyújtható elektródából áll, amit egy szilikontapaszhoz rögzítettek, és úgy viselhető a bőrön (alkaron vagy akár ujjbegyen is), mint egy felragasztott matrica. Az elektróda egy külső áramforráshoz csatlakozik – enyhe elektromos áramot vezetve a bőrön keresztül az eszközbe, ami a jel frekvenciájától függően nyomás vagy vibráció érzetét képes előidézni.

„Célunk egy olyan viselhető rendszer létrehozása, ami elektromos jelek segítségével képes különféle érzetek széles skáláját közvetíteni, anélkül, hogy fájdalmat okozna a viselőjének” – magyarázta Rachel Blau, az UCSD nano-mérnöki posztdoktori kutatója.

Megoldás a fájdalommentes tapintásérzetre

Az egyetemi csapat szerint a jelenlegi technológiák, amelyek elektromos stimulációval próbálják újrateremteni az érzeteket, gyakran fájdalmat okoznak, hiszen a merev fém elektródák nem idomulnak megfelelően a bőrhöz, ráadásul az elektródák és a bőr közötti légbuborékok fájdalmas elektromos áramütéseket eredményezhetnek. Ezeknek a problémáknak a megoldására fejlesztették ki a puha, nyújtható elektródát, ami tökéletesen illeszkedik a bőrhöz.

Az elektróda egy új polimerből, lényegében két létező polimer építőelemeiből készült: egy vezetőképes, merev polimerből, a PEDOT-ból, és egy puha, nyújtható polimerből, a PPEGMEA-ból. „Ezen építőelemek arányainak optimalizálásával molekulárisan terveztük meg az új anyagot, ami egyszerre vezetőképes és nyújtható” – mondta Blau. A polimer elektródát lézerrel vágták ki és rugó alakú, koncentrikus mintázatba, egy szilikon alapba ágyazták.

Az elektróda tesztjei sikeresek voltak

Az Amszterdami Egyetemen végzett kísérletek során tíz résztvevő viselte az alkarján. A viselkedéstudósok és pszichológusok először meghatározták az észlelhető legkisebb elektromos áram szintjét, majd módosították az elektromos stimuláció frekvenciáját, lehetővé téve a résztvevők számára, hogy olyan érzeteket tapasztaljanak, mint a nyomás vagy a vibráció.

„Azt találtuk, hogy a frekvencia növelésével a résztvevők inkább vibrációt, mint nyomást éreztek” – árulta el Abdulhameed Abdal PhD hallgató. „Ez azért érdekes, mert biológiailag sosem volt teljesen világos, hogyan érzékeli a bőr az áramot.”

A nemzetközi együttműködésben kidolgozott és tesztelt fejlesztés újgenerációs haptikus eszközök építése előtt tárja ki a kapukat – mondják a tudósok, hangsúlyozva, hogy a felfedezésük jelentős előrelépést jelenthet az ember-gép interakciók területén, és még valósághűbb, még kényelmesebb élményeket biztosíthat a felhasználóknak alkalmazási területek széles skáláján, a virtuális valóságtól az orvosi protéziseken át a viselhető technológiákig.

Gábor János, Okosipar.hu