《電子技術(shù)應(yīng)用》
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數(shù)字皮膚狀傳感器刺激腦細胞的觸覺

2022-08-31
來源:asgfafa
關(guān)鍵詞: 傳感器 觸摸傳感器

  觸摸傳感器技術(shù)的最新發(fā)展使我們更接近威廉·吉布森的《神經(jīng)漫游者》中描繪的賽博朋克世界,在這個世界中,控制論增強是解決生物缺陷的常見方法。采用數(shù)字皮膚的形式,其功能與真實皮膚非常相似——它可以檢測觸摸并隨著壓力的增加產(chǎn)生越來越快的電脈沖——斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功地利用這些脈沖來刺激小鼠大腦切片中的神經(jīng)元活動。

  盡管這項技術(shù)尚處于初期階段,但它可能會成為生物學(xué)和技術(shù)之間不可避免的結(jié)合的媒人,從而導(dǎo)致創(chuàng)造出反應(yīng)靈敏的假肢?;谌嵝运芰系臄?shù)字皮膚與其前身相比的主要優(yōu)勢在于,它的傳感器產(chǎn)生對神經(jīng)系統(tǒng)有意義的信號,這一壯舉完全消除了外部處理器或計算機“翻譯”觸摸信息的需要。大腦去理解。

  “我們的傳感器現(xiàn)在與印刷的簡單電子電路相結(jié)合。該電路允許我們的傳感器產(chǎn)生可以與大腦交流的電脈沖,”斯坦福大學(xué)化學(xué)工程師鮑哲南教授說?!八鼈兎浅1《犴g,而且有彈性。所以你可以在你的皮膚上安裝一個傳感器,用它來檢測心跳和血壓等生命體征?!?/p>

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  該技術(shù)的主要推動力是一層柔韌的橡膠狀聚合物,它與碳納米管相結(jié)合并形成微小的金字塔形。當(dāng)施加壓力時,金字塔形變,頂部變平,改變流過金字塔的電流量,從而產(chǎn)生壓力讀數(shù)。下面是噴墨打印的振蕩器,負責(zé)將可變電流轉(zhuǎn)換為脈沖陣列。

  鮑教授和她的團隊證明了該技術(shù)可以可靠地與神經(jīng)系統(tǒng)進行通信,方法是將其中繼到藍色 LED 并將其照射在小鼠大腦的一部分上,以使用一種稱為光遺傳學(xué)的技術(shù)激活潛在的神經(jīng)元。光遺傳學(xué)是神經(jīng)學(xué)家使用的一種基于光的技術(shù),用于使用光子激活和控制大腦中的細胞。

  被照亮的細胞經(jīng)過基因改造,通過在與來自藍色 LED 的光子接觸時表達光敏離子通道來響應(yīng)這種類型的刺激。接下來,當(dāng)團隊測量大腦該區(qū)域內(nèi)單個細胞的脈沖時,他們觀察到觸摸傳感器產(chǎn)生的脈沖的清晰讀數(shù)。

  Bao 和她的團隊選擇了傳遞信號的光遺傳學(xué)方法,因為它避免直接接觸神經(jīng)元,而使用電極直接向細胞傳遞電流可能會損壞細胞。

  她仍然希望干細胞技術(shù)的進步最終可能為她的團隊開發(fā)的傳感器等技術(shù)產(chǎn)生光遺傳學(xué)接口。

  資料來源:英國廣播公司



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