生体適合性のあるヒドロゲルから作られたイオン皮は、実際の皮膚に似た自然な感触と感覚能力を提供し、補綴に理想的にします。
イオンスキンは、本物の肌のセンシング能力に合ったスマートな肌を作成するための努力にかなりの利点を示しています。それらは、電荷を輸送するためにイオンを使用する生体適合性のある柔軟なヒドロゲルで構成されています。プラスチックや金属で構成されるスマートスキンとは異なり、ヒドロゲルは本物の肌と同じくらい柔らかいです。これは、装飾された補綴の腕やロボットの手に、より自然な感触を提供し、着用しやすくします。
これらのヒドロゲルは、触れたときに電圧を生成できますが、科学者は、ブリティッシュコロンビア大学（UBC）の研究者チームが2022年4月28日に公開されたユニークな実験を考案するまで、どのように理解していませんでした。科学。
「ヒドロゲルセンサーの仕組みは、圧力やタッチなど、刺激に反応して電圧と電流を生成することです。ピエゾイオン効果。しかし、UBCの生物医学工学の修士号の一部として作業を始めた研究の主任著者Yuta Dobashiは、次のように述べています。
UBCの研究者であるジョン・マッデン博士の監督の下で働いているドバシは、異なるサイズの正と陰性のイオンを持つ塩を含むヒドロゲルセンサーを考案しました。 UBCの物理学および化学部門の彼と協力者は、磁場を適用して、センサーに圧力をかけたときにイオンがどのように動いたかを正確に追跡しました。
ピエゾイオン効果とイオンの動き
「圧力がゲルに加えられると、その圧力は異なる速度で液体のイオンを広げ、電気信号を作成します。陽イオンは、より小さくなる傾向があり、より大きいネガティブイオンよりも速く移動します。
研究者は、この新しい知識は、ヒドロゲルが人間が圧力を検出する方法と同様の方法で働くことを確認していると言います。
「明らかなアプリケーションは、電圧、電流、応答時間は細胞膜全体の電圧に似ているため、細胞や神経系と直接相互作用するセンサーを作成することです」と、UBCの応用科学学部の電気およびコンピューター工学教授であるMadden博士は述べています。 「センサーを神経に接続すると、神経に信号が生成されます。神経は、筋肉の収縮を活性化します。」
ヘルスケアにおけるイオン技術の将来の可能性
「イオン皮膚で覆われた補綴腕を想像できます。皮膚は触覚または圧力を通して物体を感知し、脳に神経を介してその情報を伝え、脳はオブジェクトを持ち上げたり保持するのに必要なモーターを活性化します。
別のアプリケーションは、皮膚に着用された柔らかいヒドロゲルセンサーで、患者のバイタルサインを完全に控えめにし、独自のパワーを生成しながら監視できます。
現在トロント大学で博士号を取得しているドバシは、卒業後もイオン技術の作業を続けたいと考えています。
「ゼリーのような「イオントロニクス」がボディインプラントに使用される未来を想像することができます。人体の内部の除去を恐れることなく、人工関節を埋め込むことができます。イオン装置は、スマートセンシング要素の一部として使用できます。
マッデン博士は、スマートスキンの市場は2019年に45億ドルと推定されており、成長を続けていると付け加えました。 「スマートスキンは衣服に統合したり、皮膚に直接置いたりすることができます。イオンスキンは、その成長をさらに促進できる技術の1つです。」
ヤオ、ヤオ。 giao科学。
doi：10.1126/science.aaw1974
で公開された研究科学、UBC化学博士号卒業生のYael Petelと、強力な磁場とイオンの核スピンとの相互作用を使用してヒドロゲル内のイオン運動を追跡する物理学教授であるCarl Michalの貢献が含まれています。フランスのCy Cergy Paris UniversityのCédricPlesse、Giao Nguyen、FrédéricVidalは、ヒドロゲルで電荷と電圧がどのように生成されるかについての新しい理論の開発を支援しました。
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