傳感器植入彈性合成皮膚，可以為假體營(yíng)造類似皮膚的觸覺(jué)。
不,我們不是主教級(jí)別的現(xiàn)實(shí)主義——至少看起來(lái)——但是首爾國(guó)立大學(xué)的研究人員研制的“智能”皮膚成為了營(yíng)造假肢觸覺(jué)的熱門競(jìng)爭(zhēng)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(guò)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(kāi)發(fā)了一種皮膚，它可以在整個(gè)假體上展開(kāi);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(jué)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(huì),”這是對(duì)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(huì)更快,也能更加接近真實(shí)皮膚感知世界的能力。例如,通過(guò)溫度和濕度傳感器，用戶可以觸摸孩子的額頭,感覺(jué)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(huì)提供任何感覺(jué)反饋;相反,通過(guò)接近真皮的溫度文件，它們可以給假肢更逼真的感覺(jué);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(guò)程中的變形狀況。通過(guò)這些操作，開(kāi)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(huì)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(duì)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粒可以連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(jué)輸入讓傳感和驅(qū)動(dòng)能力成為可能,通過(guò)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(jué)一切的假體“智能”皮膚
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