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智能皮肤为假肢患者带来触觉体验

科学家发明了一种人造假体皮肤,它与真实皮肤一样温暖和有弹性。微型传感器嵌入其中,以收集环境信号,例如温度,气压和湿度。
虽然现在说还为时尚早,但理想的情况是将来会开发人造假体皮肤,它可以将感觉信息传递到被截肢者的大脑,使他们能够体验到假体的感觉。近年来,假肢技术得到了突飞猛进的发展。
科学家使用3D打印来创建人造手臂,用户可以通过神经或大脑进行控制。他们甚至设计了一种具有自我修复能力或灵敏度超过人体皮肤1000倍的人造皮肤。
所有这些听起来确实很理想,并且将人造肢体与人造皮肤一起使用可能会遇到问题。用户将无法感知危险的高温物品,同时,由于抓地力弱,手中的物品也容易掉落到地面上。
此外,配备有多个传感器的智能假肢将更加坚硬且容易折断,因此灵活性不如真正的四肢。这些问题是美国和韩国科学家想要解决的。
他们设计的智能模拟皮肤希望以高识别率模仿真实皮肤的延展性和感测能力。如《自然通讯》所述,智能皮肤的成分是弹性,透明的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
传感器镶嵌有用于覆盖假体的透明有机硅材料。由硅纳米带制成的蛇形传感器可以承受更大的张力,并且在拉伸或挤压时,它不仅可以产生电反馈信号,还可以检测表面的冷热。
材料中的微型电容器使聪明的皮肤能够检测湿度。为了测试这种材料检测湿度的能力,研究人员最初将人造皮肤与商业传感器检测到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个测试。他们将湿度传感器放入不同湿度的尿布中。
毫无疑问,包裹在智能皮肤中的假体可以告诉您哪里潮湿和哪里干燥。他们安装在智能皮肤中的加热设备使其与人体温度相匹配,从而更贴近真实皮肤。
该团队拍摄了真实的手部动作以指导皮肤设计。他们将更多的传感器放置在不太可能像指尖那样被拉动的位置,而动作更多的位置(例如腕关节)则注重灵活性。
尽管聪明的皮肤在这里听起来很酷,但是所有这些前提是传感器信息可以传输到用户的大脑。该研究小组将皮肤连接到神经刺激电极上,并在小鼠身上进行了测试。
尽管他们发现数据已成功传输给小鼠,但他们不知道小鼠在多大程度上能感受到温度和压力等刺激。另外,这些电极现在不适合人类使用,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。

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