“机器战警”(Robocop) 在现实生活中还只是一个梦想吗？不再是了，欧洲科学家已成功发展出具有感觉能力的机械义肢“生命之手 2 号”(LifeHand 2)，不但能让穿戴者产生触觉，辨别物件形状与软硬度，还能直接从大脑下令变换手部的动作与握力的轻重。机器战警出现在现世，已跨出第一步。
“电缆人”丹尼斯重拾左手触感
“这种感觉实在太奇妙了…当我拿着一样物品，我可以分辨它是硬的还是软的，圆的还是方的”。丹尼斯‧阿伯‧索伦森(Dennis Aabo Sørensen)在9年前放烟火时，出了意外失去了左前臂，自此以后，他一直穿戴着义肢，不过他的人生在2013年有了巨大的变化。一组欧洲工程师替他安装了一支实验中的机械义肢，并且直接连接到左上臂中的神经，这代表着，丹尼斯不但能透过大脑直接下动作指令给义肢，义肢也能传送更精细的感觉给大脑，让穿戴者再次有了手部的触觉。
（Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
为了要证明义肢的触觉功能不是事先跟丹尼斯串通好答案，由 Silvestro Micera 教授领导的团队，将丹尼斯的眼睛蒙住，并让他戴上耳机，完全隔绝获取外界讯息的机会。接着团队分别拿椪柑、电话筒、塑胶杯、布等不同软硬度的物品给丹尼斯握住，让丹尼斯“感觉”过后再说出是软、硬、还是中等。
（Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
透过生命之手2号，丹尼斯可以分辨出瓶子与棒球的差别，还可以控制义肢握力的力道，“9年来我不能去感觉的东西，现在能感觉到了”“我的孩子觉得这很酷，说我是‘电缆人’(Cable Guy)”
手臂植入电极接收脉冲讯号
为了达成这个目标，丹尼斯先在2013年初在罗马格梅利医院进行手术，在左上臂植入四个电极与尺神经及正中神经连接，再拉电线出体外，整个上臂都用纱布包起来，以免受到感染或电线不小心被勾到而扯出来，在需要使用的时候再将义肢或仪器连接上四条电极线。
（Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
义肢部分，这个由瑞士洛桑联邦理工大学和意大利圣安娜高等学校组成的团队，在每一个人工肌腱上都安装了感测器，可以透过感受到的压力大小，转换成电流传送出去。不过团队一开始面临一个难题，就是电流讯号不够精确，丹尼斯的神经系统无法辨识。
（Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
团队于是将电流讯号转换成神经系统能辨识的脉冲讯号，再透过手臂上四个电极传送到丹尼斯的大脑。Micera 表示“我们提供的就是触觉的资讯”“这是现实生活中第一次我们可以透过义肢，让使用者根据触觉的反馈去进一步控制他的手部的动作。”
▲义肢5个手指上的人工肌腱有许多感测器，它们能侦测触觉的压力程度，将之转换成电流（左下）。为了让神经系统能够辨识，透过讯号转换的程序（中下）转换成神经脉冲波（右下），再透过四个连接到手臂里神经的电极，将讯号传送回大脑，便可辨别瓶子、棒球等不同物件的触感。（Photo Credit：EPFL）
几年内可望临床应用
这项研究成果刊登在“科学 转译医学”(Science Translational Medicine)杂志。目前实验中的还是原型机，按照欧盟法律规定，使用一个月后电极就需移除。不过研究团队持续进行下一阶段的研究工作，包括义肢对圆周运动的感应度、植入电极的部分要如何处理，让使用者生活更方便、减少手术的次数，另外像讯号的转换需要电脑计算，因此丹尼斯实际上还不能带着义肢趴趴走。
（Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
Micera 说，这项研究为截肢者带来新的希望，相信在几年内这项技术就可以进行临床应用。对他来说，生命之手2号是件令人美妙的体验，因为从15年前还是博士生时，就为了这个梦想努力。
▲Silvestro Micera（Photo Credit：EPFL / Hillary Sanctuary）
这段影片较完整地表达生命之手2号的原理与功能，以及部分实验的过程。这段影片未开放嵌入功能。
（Cover Photo Credit：Lifehand 2, Patrizia Tocci）
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本文授权自健康世界
