傳感器植入彈性合成皮膚，可以為假體營造類似皮膚的觸覺。
不,我們不是主教級別的現(xiàn)實(shí)主義——至少看起來——但是首爾國立大學(xué)的研究人員研制的“智能”皮膚成為了營造假肢觸覺的熱門競爭者。
在這方面，先前的努力包括將傳感器嵌入假肢的手指,起初主要關(guān)注受力情況。這是為了避免捏碎脆弱的物品,當(dāng)你不確定應(yīng)該用多少力時(shí),很容易用力過度。
在生物醫(yī)學(xué)工程師Dae-Hyeong Kim的領(lǐng)導(dǎo)下,這個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種皮膚，它可以在整個(gè)假體上展開;它不僅僅可以應(yīng)用于受力情況。它嵌入了超薄單一的晶體硅膠nanoribbon,它可以驅(qū)動(dòng)數(shù)組傳感器。
這包括了壓力組,還有溫度組和相關(guān)的濕度傳感器、應(yīng)變傳感器、電阻加熱器和可伸縮的用于神經(jīng)刺激的多極陣列組。
“這個(gè)集成的可伸縮傳感器和執(zhí)行器組，可以在假體接受外部刺激時(shí)，將機(jī)械和熱感知觸覺本地化,從而為假體和外圍神經(jīng)系統(tǒng)接口技術(shù)的形成提供獨(dú)特的發(fā)展機(jī)會,”這是對這項(xiàng)研究的抽象解讀。
研究顯示，這種皮膚響應(yīng)時(shí)間會更快,也能更加接近真實(shí)皮膚感知世界的能力。例如,通過溫度和濕度傳感器，用戶可以觸摸孩子的額頭,感覺孩子的額頭溫度，判斷孩子是否發(fā)燒。
另一方面,嵌入皮膚加熱器不會提供任何感覺反饋;相反,通過接近真皮的溫度文件，它們可以給假肢更逼真的感覺;而應(yīng)變傳感器可以發(fā)送反饋，比如可伸縮皮膚在像真皮移動(dòng)時(shí)的疲勞狀態(tài)——這是研究團(tuán)隊(duì)在動(dòng)態(tài)捕捉人手運(yùn)動(dòng)后，描繪人類皮膚在復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程中的變形狀況。通過這些操作，開發(fā)團(tuán)隊(duì)仔細(xì)繪制了nanoribbon硅傳感器。
研究小組發(fā)現(xiàn)，由此產(chǎn)生的假體高度敏感，適應(yīng)性強(qiáng)。
“假肢手和疊層電子皮膚會面臨很多復(fù)雜的操作,如顫抖的手,鍵盤敲擊,抓球,拿著熱/冷飲,觸摸干/濕表面和人類面對面接觸,”研究顯示。
把傳感器分層分布在薄膜上也增強(qiáng)了耐久性,降低機(jī)械骨折的風(fēng)險(xiǎn),而鉑納米線和二氧化鈰納米顆�？梢赃B接假肢電極與用戶的周圍神經(jīng),同時(shí)盡可能減少炎癥。
“因此,廣泛的感覺輸入讓傳感和驅(qū)動(dòng)能力成為可能,通過皮膚變形的形式,從而在智能假肢的新興領(lǐng)域增強(qiáng)了假體的功能和性能,”研究總結(jié)。
網(wǎng)上可以找到完整的研究, 發(fā)表在Nature Communications雜志上。
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本文標(biāo)題：能感覺一切的假體“智能”皮膚
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