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智能皮肤为假肢患者带来触觉体验

时间:2024-05-22 20:07:35 科技赋能

科学家发明了一种模拟假肢皮肤,与真实皮肤一样温暖且富有弹性。

它嵌入了微型传感器,可以收集温度、气压和湿度等环境信号。

虽然现在还处于早期阶段,但理想情况下,未来将开发出人造假肢皮肤,将感觉信息传输到截肢者的大脑,让他们体验假肢的感觉。

近年来,假肢技术得到了突飞猛进的发展。

科学家利用 3D 打印技术制造出可以由用户的神经或大脑控制的人造手臂。

他们甚至设计了具有自我修复能力或敏感度是人类皮肤两倍的假体皮肤。

这一切听起来非常理想,但带有人造皮肤的假肢可能会遇到问题。

用户将无法感觉到危险的热物品,并且由于握力较弱,手中的物品很容易掉落到地面。

此外,配备多个传感器的智能假肢设备将变得僵硬且容易损坏,使其灵活性不如真肢。

这些问题正是美国和韩国科学家想要解决的问题。

他们设计的智能仿真皮肤想要模仿真实皮肤的延展性和高分辨率的传感能力。

据《自然通讯》报道,智能皮肤由弹性、透明的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。

用于覆盖假肢的透明硅胶材料上布满了传感器。

由硅纳米带制成的蛇形传感器可以承受更大的拉力,当拉伸或挤压时,它们不仅可以产生电反馈信号,还可以检测表面的热和冷。

材料中的微型电容器使智能皮肤能够检测湿度。

为了测试该材料检测湿度的能力,研究人员最初将人造皮肤的湿度读数与商用传感器的湿度读数进行了比较,发现两者非常接近。

研究人员进行了下一步测试。

他们将湿度传感器插入不同湿度水平的尿布中。

毫无疑问,包裹着智能皮肤的假肢可以告诉你哪里是湿的,哪里是干的。

他们在智能皮肤中安装的加热装置使其能够匹配体温,使其更接近真实的皮肤。

该团队拍摄了真实的手部动作来指导皮肤的设计。

他们会将更多的传感器放置在不太可能被拉扯的地方,比如指尖,同时关注运动较多的地方的灵活性,比如腕关节。

虽然智能皮肤在这里听起来很酷,但它们都需要将传感器信息转发到用户的大脑。

研究小组将皮肤连接到神经刺激电极并在小鼠身上进行了测试。

虽然他们发现数据成功传输给了老鼠,但尚不清楚老鼠能在多大程度上感知温度和压力等刺激。

此外,这些电极目前还不适合在人体上使用,因此研究人员还希望通过对大型动物的研究来升级相关设备。