E-skin – framtidens artificiella hud

Gästinlägg av Alva Mårdsjö.

pic: http://saude.culturamix.com/noticias/e-skin

Vid medicinteknisk produktutveckling är inte bara människorna i ekvationerna en faktor att ta hänsyn till, det är mer än i många andra fall den enda faktorn. Hur kroppen fungerar tillsammans med läkemedel och ingrepp, och hur den ibland inte fungerar alls kräver alla olika åtgärder. Att ämnet medicinteknik fascinerar mig är ingen nyhet (länk till inlägget om Inerventions) och nu har turen kommit till hud. Huden är kroppens tyngsta organ med en vikt på fyra-fem kg exklusive allt underhudsfett, och ytan uppgår till hela 1,5-2 kvadratmeter. Det är huden som värmereglerar den mänskliga kroppen genom svettning, och därigenom styrs också vätskebalansen i kroppen. Receptorer i huden känner av värme, kyla, tryck, materialegenskaper hos omgivningen. Det är också huden som är den yttre barriären mot omvärlden. Som att det inte vore nog att huden har många funktioner, så har den också tre olika lager där varje skikt har sina specifika uppgifter och typer av vävnader. Det är alltså en relativt komplex del av kroppen.

Om framtida proteslemmar ska kunna ha samma förmåga att ta in omgivningen och reagera på denna, måste de också ha någon typ av känselorgan, precis som vår hud har. Detsamma gäller för robotar som ska kunna känna av omgivningen, oavsett om det är en varm ömtålig kopp som ska plockas upp eller en sten. Ett gäng ingenjörer från Berkeley har skapat ett tryck-känsligt elektroniskt, artificiellt skin från halvledande nanotrådar. Ett av många projekt som utvecklar artificiell hud håller till på Berkley, och deras påhitt kallas e-skin. Det är artificiellt skin som fokuserar på formbarhet och tryckkänslighet. De har alltså skapat en böjlig matta med inbäddade elektroniska komponenter.

Elektroniken består framför allt av halvledare av germanium/kisel som vävts ihop, och sedan sträckts ut över en kletig polyimidfilm, som utgör basen för huden. Materialet är mycket böjligt, även efter böjningscykler på 2000 gånger behöll materialet sin struktur. I dagsläget kan materialet endast göras i rutor om 7*7 cm, då tillverkningsmaskinerna medger de dimensionerna. Själva huden drar mycket litet ström, kring 5V.

Några hållpunkter

• Huden bör kunna tillverkas på stor skala, dvs för kommersiellt bruk, då det är tillverkningsmaskinernas storlek som är begränsande idag.
• Huden tar mycket lite ström vilket gör att den bör kunna användas i biologiska applikationer, utan att användaren sitter fast vid ett eluttag.
• De ingående materialen finns i jordskorpan. Kisel är ett mycket vanligt ämne. Germanium å andra sidan är ovanligt. Detta kommer sannolikt hindra storskalig produktion, alternativt leda till framtagandet eller användandet av andra halvledare.
• I dagsläget nämns oftast bara att e-skin kan användas till robotar, till proteser, och till mobiltelefoner som kommunikationsdon. Jag tror att den här typen av skin kommer att användas till en rad andra användningsområden.

Förutom robotar med tryckkänslig hud och proteser direkt kopplade till människorna borde det finnas en hel rad applikationer. Jag har funderat kring ett fåtal, det finns oändliga möjligheter för den här typen av produkter.