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人工义肢新突破:华人教授研制人工皮肤能让假肢变真

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发表于 2019-1-9 09:58:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
假肢多用铝板、木材、皮革、塑料等材料制作,其关节采用金属部件,现在假肢界主流是钛合金和碳素纤维材料。
人类的手指在触碰机器人手指,这项研究的目标是开发一种嵌满微型传感器的人工皮肤,赋予假肢一些人类皮肤的感觉能力。
人工义肢新突破:华人教授研制人工皮肤能让假肢变真
很多爱看美剧的朋友也许会记得,在《实习医生格蕾》中有一集提到,骨科医生凯莉和神经科医生德里克共同研发一种可以让截肢病人的大脑接收到正常电波的假肢,用来帮助那些做过截肢手术的人们,营造出一种可以自由支配假肢的感觉,通过这种方式来缓解病人焦虑的心情,在一定程度上可以提高他们的生活质量,很多人都很期待这项技术能够应用在现实生活中,如今这项技术已然有了重大突破,让假肢具有触觉已经指日可待。
最近,斯坦福大学的华人教授鲍哲楠研制出了一种新型的塑料“皮肤”,这种塑料“皮肤”可以像人类皮肤那样弯曲,受伤后还可以自愈,同时它还能够作为一种传感网络给大脑传递温度、痛觉等信号,这种皮肤能够让失去部分肢体的人们带上假肢以后重新感受到触觉。想象一下,一位做过截肢手术多年的病人,突然间能够通过接触物体感觉到自己肢体的存在该是一件多么令人高兴的事情。
早在5年前,鲍哲楠教授带领她的团队致力于研发这种新型皮肤,他们测量了塑料和橡胶分子结构的弹性,决定将它们用作压力传感器,之后进一步把这种薄塑料压成网络状,进一步提高了对压力的敏感度。2015年10月份,鲍哲楠的研究小组从人类皮肤得到启发,发现在皮肤中特化神经元随着压力的增大可以更快速地放电,生成一种大脑将之解读为触觉的密码,以往的这种触觉生成传感器需要外部耗电的设备完成,但在这种新型的传感器中,压力会改变传感器的振荡频率自动生成准确的信号。其实说白了,就是鲍哲楠教授和她的研究团队用一个最简单的方式攻克了一个复杂的难题,将这种不可能变成了可能。
这次发表在《科学》杂志上的成果使鲍哲楠向目标更进了一步,她复制出了触觉的一个方面,这些传感器使我们能够分辨一次轻轻的握手和一次紧握的不同压力,鲍哲楠解释道:“这是首次成功地让类似皮肤的柔性材料检测压力并把信号传递给神经系统的一部分。”不过人类手上有六种传感机制,这次只是突破了其中的一种。
未来人工皮肤将会朝着这个方向进一步发展,不断探索材料科学技术,通过对化学材料的应用研发出更加先进的人工皮肤,实现六大传感机制的全面突破,鲍哲楠的团队预想研发不同的传感器来复制皮肤的一些能力,比如分辨灯芯绒和丝绸,或一杯凉水和一杯热咖啡,当然这需要更多的时间来探索。
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