Новый биосенсор на основе углерода, разработанный в UTS, призван стимулировать инновации в робототехнике, управляемой мозгом.
Разработанный профессором Франческой Якопи и ее командой на факультете инженерии и информационных технологий UTS, биосенсор прикрепляется к коже лица и головы, чтобы обнаруживать электрические сигналы, посылаемые мозгом. Затем эти сигналы можно преобразовать в команды для управления автономными роботизированными системами.
В этом месяце в журнале Neural Engineering было опубликовано исследование возможностей биосенсора .
Датчик изготовлен из эпитаксиального графена — по сути, нескольких слоев очень тонкого и очень прочного углерода — выращенного непосредственно на подложке из карбида кремния. Результатом является новая технология обнаружения с высокой степенью масштабируемости, которая преодолевает три основных проблемы биочувствительности на основе графена: коррозии, долговечности и сопротивления контакту с кожей.
«Мы смогли объединить лучшее, что есть в графене, который является очень биосовместимым и очень проводящим, с лучшими из кремниевых технологий, что делает наш биосенсор очень устойчивым и надежным в использовании», — говорит профессор Якопи.
Графен — наноматериал, часто используемый при разработке биосенсоров. Однако на сегодняшний день многие из этих продуктов были разработаны для одноразового использования и склонны к расслоению в результате контакта с потом и другими формами влаги на коже.
Биосенсор же от UTS можно использовать в течение продолжительных периодов времени и многократно использовать повторно, даже в сильно засоленных средах.
Кроме того, было показано, что датчик значительно снижает так называемое сопротивление контакту с кожей, когда неоптимальный контакт между датчиком и кожей препятствует обнаружению электрических сигналов от мозга.
«С нашим датчиком контактное сопротивление увеличивается, когда датчик находится на коже» , — говорит профессор Якопи. «Со временем нам удалось добиться снижения более чем на 75 процентов первоначального контактного сопротивления».
«Это означает, что электрические сигналы, посылаемые мозгом, могут быть надежно собраны, а затем значительно усилены, и что датчики также могут надежно использоваться в суровых условиях , тем самым увеличивая их потенциал для использования в интерфейсах мозг-машина».
Это исследование является частью более крупного сотрудничества по изучению того, как мозговые волны могут использоваться для управления автономными транспортными средствами. Работа является партнерством профессора Якопи, получившего международное признание за свою работу в области нанотехнологий и электронных материалов, и выдающегося профессора UTS Чин-Тенг Линь, ведущего исследователя в области интерфейсов мозг-компьютер. Он финансируется за счет 1,2 миллиона долларов от Defense Innovation Hub.
В случае успеха исследование приведет к созданию миниатюрных настраиваемых сенсоров на основе графена , которые могут быть применены в оборонной среде и за ее пределами.
Дополнительная информация: Шейх Фейсал и др., Неинвазивные датчики на коже для интерфейсов мозговой машины с эпитаксиальным графеном, Journal of Neural Engineering (2021). iopscience.iop.org/article/10. … 088 / 1741-2552 / ac4085
Изображение: Энди Робертс
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК