Новые биосенсоры произведут революцию 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 для обнаружения электрических сигналов, посылаемых мозгом. Затем эти сигналы можно преобразовать в команды для управления автономными роботизированными системами.

Исследование биосенсора было опубликовано в Journal of Neural Engineering.

Датчик сделан из эпитаксиального графена — по сути, нескольких слоев очень тонкого и очень прочного углерода — выращенных непосредственно на подложке из карбида кремния на кремнии. Результатом стала масштабируемая новая сенсорная технология, которая решает три основные проблемы биосенсоров на основе графена:коррозию, долговечность и устойчивость к контакту с кожей.

«Нам удалось объединить лучшее из графена, который обладает высокой биосовместимостью и высокой проводимостью, с лучшими технологиями кремния, что делает наш биосенсор очень устойчивым и надежным в использовании», — сказал профессор Якопи.

Графен — наноматериал, часто используемый при разработке биосенсоров. Однако на сегодняшний день многие из этих продуктов были разработаны для одноразового применения и склонны к расслаиванию в результате контакта с потом и другими формами влаги на коже.

Биосенсор UTS, напротив, можно использовать в течение длительного времени и повторно использовать несколько раз, даже в среде с высоким содержанием солей — беспрецедентный результат.

Кроме того, было показано, что датчик значительно снижает так называемое контактное сопротивление кожи, когда неоптимальный контакт между датчиком и кожей препятствует обнаружению электрических сигналов от мозга.

«С нашим датчиком контактное сопротивление улучшается, когда датчик находится на коже», — сказал профессор Якопи. «Со временем нам удалось снизить начальное контактное сопротивление более чем на 75 %».

«Это означает, что электрические сигналы, посылаемые мозгом, могут быть надежно собраны, а затем значительно усилены, а датчики также могут надежно использоваться в суровых условиях, что повышает их потенциал для использования в интерфейсах мозг-машина».

Исследование является частью более крупного сотрудничества, направленного на изучение того, как мозговые волны могут использоваться для управления автономными транспортными средствами. Работа представляет собой партнерство между профессором Якопи, получившей международное признание за свою работу в области нанотехнологий и электронных материалов, и заслуженным профессором UTS Чин-Тенг Линем, ведущим исследователем интерфейсов мозг-компьютер. Он финансируется Центром оборонных инноваций в размере 1,2 млн долларов США.