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能够感受疼痛的电子皮肤,让义肢更具有生命力

2024-11-24 207

随着科技进步,义肢的发展也变得越来越多元,许多研究团队都在针对为义肢带来“触觉”进行努力,但约翰霍普金斯大学(JHU)研究团队正在朝向另一种方向努力,或许有些人会觉得有些匪夷所思,但他们正在尝试让义肢也能够感觉到疼痛。

乍听之下,在义肢上还原肉体的疼痛,似乎是有些多此一举,但其实疼痛对人体来说是一种非常重要的警示功能,以罹患先天性无痛症(CIP)的婴孩为例,他们可能会在不经间咬掉自己的手指、抓伤眼球,或是对将手深入沸水中感到有趣。

疼痛就像是一种提醒,告诉人们何时该注意身体的情况,以避免更严重的情况发生而这在义肢上的情况也应该要是相同的。生物工程师 Levi Hargrove 指出,人们其实经常损坏他们的义肢,这是因为他们将义肢当作工具在使用,“但义肢并不应该是设计来如此使用的。”

为了让义肢带给使用者的感觉更像是身体的一部分,研究论文撰写者 Luke Osborn 和团队合作制作出一种电子皮肤“e-dermis”,由于 e-dermis 是由能感知压力的薄膜橡胶和织物所组成,当用于义肢手掌的指尖时,它可以“感觉”出圆形物体与尖锐物体间的差异,并将讯息转换为一系列电子脉冲。

团队找来一位 29 岁的志愿者进行装置测试,他在 5 年前因血液感染后失去双臂。团队先是透过刺激肢体,找出哪些部位的电子脉冲感觉像是拇指及食指上的压力,再将脉冲稍微改变,让感觉从压力变成轻微的疼痛,接着志愿者在进行测试时,便能成功区分出手上拿取的圆形和尖锐的物体。

志愿者向 Osborn 表示,这种皮肤让他可以在不须思考的情况下透过疼痛感受进行区分,直觉性的知道义肢是否处于危险当中。“在这么多年以后我终于可以感觉到我的手,就像一个空壳再次充满了生命。”

Osborn 和团队也正在添加另一种功能,让义肢在抓住太尖锐的东西时,会松开手指使物品掉落——义肢将会自动在 100 毫秒内做出反应,就像一般人反射动作的速度一样。在未来理想的情况下,团队想让使用者还是能透过某种方式盖过义肢的反射,毕竟身体存在的意义,还是在于我们能决定如何行动。

克里夫兰医学中心(Cleveland Clinic)生物医学工程师 Paul Marasco 指出,触觉是非常复杂的东西,包含质感、温度、快感和疼痛都是触觉的内容,“Osborn 的研究对于丰富义肢的感觉必定会很有帮助。”

  • Why Would You Want a Prosthetic Hand That Feels Pain?

(首图来源:LARRY CANNER/JHU)

延伸阅读:

  • 为义肢患者传喜讯!“电子皮肤”帮助再次感受外界冷暖
  • 欧洲团队开发出具备“触觉”的仿生手,受试者:感觉自己很完整
  • 重新定义义肢用途,第 6 根手指延伸肢体运用的可能性
2019-03-12 00:31:00

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