智能皮膚給假肢患者帶來(lái)觸覺(jué)體驗(yàn)

　　科學(xué)家們發(fā)明了一種仿真的假肢皮膚，如同真正的皮膚那般溫?zé)嵊袕椥?。其?nèi)鑲嵌了微型傳感器用于收集諸如溫度，氣壓和濕度等環(huán)境信號(hào)。盡管言之尚早，理想的情況是仿真假肢皮膚在未來(lái)經(jīng)過(guò)發(fā)展，可以將感官信息傳送給截肢者的大腦從而讓他們能夠體驗(yàn)到假肢的感受。

　　最近，假肢技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展?？茖W(xué)家們利用3D打印制造出的人工手臂，其使用者可通過(guò)神經(jīng)或者大腦來(lái)進(jìn)行控制。他們甚至還設(shè)計(jì)出了有自愈能力的，或者靈敏度超過(guò)人體皮膚1000倍的假肢皮膚。

　　這一切聽(tīng)起來(lái)的確非常令人向往，而使用帶仿真皮膚的假肢將可能遭遇問(wèn)題。使用者將無(wú)法感知危險(xiǎn)的高溫物品，同時(shí)由于握力較弱，拿在手上的東西也很容易掉地上。此外，智能假肢裝具備多種傳感器會(huì)較為僵化且容易折損，從而在靈活性上面不及真實(shí)的四肢。這些問(wèn)題就是來(lái)自美國(guó)和韓國(guó)的科學(xué)家們想要解決的，他們?cè)O(shè)計(jì)出的智能仿真皮膚想要模仿真實(shí)皮膚的延展性，和高辨識(shí)率的傳感能力。

　　正如Nature CommunicaTIons 所描述的那樣，智能皮膚的組成成分是有彈性的、透明的聚二甲硅氧烷（PDMS）。這種用于覆蓋假肢的透明硅樹(shù)脂材料鑲滿了傳感器。用硅納米帶制作為蛇形傳感器能夠承受更大的拉力，且在被拉伸或者擠壓時(shí)，不僅能產(chǎn)生電反饋信號(hào)，還可以探測(cè)表面的冷熱。材料中的迷你電容器使得智能皮膚可以探測(cè)濕度。

　　為了測(cè)試這種材料探測(cè)濕度的能力，研究者們起初將人造皮膚與商用傳感器所探測(cè)的濕度讀數(shù)相比較，發(fā)現(xiàn)兩者十分接近。研究者進(jìn)行下一步測(cè)試，他們將濕度傳感器戳進(jìn)不同濕度的尿片里，毫無(wú)疑問(wèn)，包裹了智能皮膚的義肢可以告訴你哪里是濕的哪里是干的。

　　他們?cè)谥悄芷つw里安裝的發(fā)熱裝置讓其與人體溫度相匹配，以求其更接近真實(shí)的皮膚。團(tuán)隊(duì)將真實(shí)的手的活動(dòng)拍攝成片，用以指導(dǎo)皮膚的設(shè)計(jì)。像手指尖這些不太能被拉扯到的地方，他們會(huì)放置多一些的傳感器，而諸如腕關(guān)節(jié)之類(lèi)的動(dòng)作較多的地方，則側(cè)重于靈活性。

　　盡管在這里智能皮膚聽(tīng)起來(lái)很酷，但這一切的前提是傳感器信息能夠被傳遞到使用者的大腦。研究團(tuán)隊(duì)將皮膚與神經(jīng)刺激電極相連接在老鼠身上測(cè)試。盡管他們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)都被成功傳遞給老鼠，但是不知道老鼠能感受諸如溫度和壓力等刺激達(dá)到哪種程度。除此之外，這些電極現(xiàn)在并不適用于人體，故研究者們也想要通過(guò)在大型動(dòng)物身上的研究來(lái)升級(jí)相關(guān)設(shè)備。