Kraften til at hele på spidsen af ​​dine fingre

(Phys.org) - De indviklede egenskaber ved fingerspidserne er blevet efterlignet og genskabt ved hjælp af halvlederanordninger i det forskere håber vil føre til udviklingen af ​​avancerede kirurgiske handsker.

Enhederne, vist sig at være i stand til at reagere med høj præcision på de belastninger og belastninger, der er forbundet med berøring og fingerbevægelse, er et skridt i retning af oprettelsen af ​​kirurgiske handsker til brug i medicinske procedurer såsom lokale ablationer og ultralydsscanninger.

Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign, Northwestern University og Dalian University of Technology har offentliggjort deres undersøgelse i dag, 10. august kl. i journalen Nanoteknologi .

Tilbyder retningslinjer for oprettelsen af ​​disse elektrotaktile stimuleringsenheder til brug på kirurgernes fingerspidser, deres papir beskriver materialerne, fremstillingsstrategier og enhedsdesign, ved hjælp af ultratynd, strækbart, siliciumbaseret elektronik og bløde sensorer, der kan monteres på en kunstig 'hud' og monteres i fingerspidserne.

"Forestil dig evnen til at fornemme vævs elektriske egenskaber, og derefter fjerne det væv lokalt, netop ved lokal ablation, alt via fingerspidserne ved hjælp af smarte kirurgiske handsker. Alternativt kan eller måske derudover ultralydsbillede kan være mulig, "sagde medforfatter af undersøgelsen professor John Rogers.

Forskerne foreslår, at den nye teknologi kan åbne muligheder for kirurgiske robotter, der kan interagere, i en blød kontaktform, med deres omgivelser gennem berøring.

Det elektroniske kredsløb på 'huden' er lavet af mønstre af guldledende linjer og ultratynde plader af silicium, integreret på en fleksibel polymer kaldet polyimid. Arket ætses derefter ind i en geometri med åbent net og overføres til et tyndt ark silikongummi støbt til den præcise form af en finger.

Denne elektroniske 'hud', eller fingermanchet, blev designet til at måle spændinger og belastninger ved fingerspidsen ved at måle ændringen i kapacitans - evnen til at lagre elektrisk ladning - for par mikroelektroder i kredsløbet. Anvendte kræfter reducerede afstanden i huden, som, på tur, øget kapacitansen.

Fingerspidsenheden kan også udstyres med sensorer til måling af bevægelse og temperatur, med små varmeapparater som aktuatorer til ablation og andre relaterede operationer

Forskerne eksperimenterede med at have elektronikken på indersiden af ​​enheden, i kontakt med brugerens hud, og også på ydersiden. De mener, at fordi enheden udnytter materialer og fremstillingsteknikker fra den etablerede halvlederindustri, processerne kan skaleres til realistisk brug til rimelige omkostninger.

"Det måske vigtigste resultat er, at vi er i stand til at inkorporere multifunktionelle, silicium halvleder enhedsteknologier i form af blødt, tredimensionel, formsiddende skind, velegnet til integration ikke kun med fingerspidserne, men også andre dele af kroppen, "fortsatte professor Rogers.

Ja, forskerne har nu til hensigt at skabe en 'hud' til integration på andre dele af kroppen, såsom hjertet. I dette tilfælde, en enhed ville omslutte hele 3D -overfladen af ​​hjertet, som en sok, at levere forskellige sanse- og aktiveringsfunktioner, levering af avancerede kirurgiske og diagnostiske apparater, der er relevante for hjertearytmier.

Fremtidige udfordringer omfatter at oprette materialer og ordninger for at give enheden trådløse data og strøm.