
團隊開發感應觸覺的電子皮膚,體現潛力
近日史丹福大學的科學家研發出一種柔軟而具彈性的電子皮膚,能夠直接與大腦進行溝通,透過模擬真實皮膚的感官反饋。如果進一步改良,這項技術有望為數百萬使用假肢的人帶來希望。「我們受到自然系統的啟發,並想要模仿它,」研究團隊成員 Weichen Wang 表示。未來,或許可以幫助患者不僅恢復運動功能,還能恢復感官功能。
體現潛力並不意味著已準備就緒
當前電子皮膚需要更快、更大、更複雜的電路才有希望應用於人體。然而在實驗鼠的身上,這項技術已經取得了顯著的成功,當研究人員按壓實驗鼠的電子皮膚並向其大腦傳送電子脈衝時,實驗鼠會動腿腳做出反應。
過去,許多科學家一直夢想著製造假肢,不僅能夠恢復運動功能,還能夠提供知覺,例如感知壓力、溫度和震動等,以幫助恢復更常規的生活品質。然而皮膚受損和截肢會對知覺和運動的迴圈造成巨大干擾,即使是感受或抓取物體等簡單的任務也會變得具有挑戰性。
感觸復雜,但非不可實現
製造電子皮膚需要解決的困難在於,人體的皮膚具備數百萬個感受器,能夠感知被戳、被壓、被擠或被燙的刺激,並透過神經將這些訊息傳遞到大腦,然後再讓肌肉做出運動反應。此外人類皮膚是柔軟的、能夠重複彈性地拉伸許多年。史丹福的研究團隊利用了多層可伸縮有機電晶體網路,來感知和傳送電訊號,當這些網路被夾在一起時,其厚度只有紙張壓力,彷彿肌膚般薄。利用這些網路作為感測器,設計來感知壓力、溫度、應變以及化學物質,然後將這些感知訊息轉換成電脈衝。
希望為失去肢體的人提供實時生物反饋
透過將電子皮膚植入實驗鼠的身體,史丹福團隊進行了系統測試。當研究員觸控到實驗鼠的電子皮膚,一個脈衝被透過一根電線傳遞到大腦中,特別是負責處理身體感知的體感皮層區域。該項技術的重大突破意義在於,當實驗員強調情感時,實驗鼠會做出相應的動作,從而展示出壓力的變化。相較之下,市面上當前的假肢只能恢復人體的運動控制,而科學家一直在以更佳有效的方式製造用於恢復人體失去感知的裝置。
雖然鼠實驗取得了成功,但團隊還要在裝置上增加更多不同型別的感測器,以更貼近人體手感知所感受到的種種感知。「我們正在擴大應用範圍,讓其變得更加先進,這個領域仍然在不斷發展,需要更多的科學技術提供支援和發展。」Weichen Wang 說道。
結語
技術的發展將帶來人類生活方式的天翻地覆的變化,也將為失去肢體的人帶來新的希望和發展前景,讓他們能夠重新獲得自由,也能讓他們再次參與到社會和生活當中,享受到自由與幸福。
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