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在高级假肢领域,很多讨论都围绕着让截肢者恢复他们因恢复失去的肢体的机械功能而失去的独立性。迄今为止,这看起来像更智能的仿生腿更容易行走,有抓取或握住功能的机械手臂,以及其他增强的半机械人身体。

但我们似乎忽略了失去肢体的一个重要方面——触觉。

在我们的所有季节超人的显示在美国,我们专注于帮助病人恢复健康和行动能力的技术。但《超人》的核心是突出医学技术的进步,它让我们所有人都展现出人性。还有什么比触摸更人性化呢?

在这一季《超人》的最后一集,我们将探索电动皮肤的突破性技术,也被称为e-dermis。

约翰霍普金斯大学生物工程实验室的研究人员正在研发人造皮肤

卢克·奥斯本,博士候选人和研究人员约翰霍普金斯生物医学工程实验室在过去的几年里,他一直在开发e-dermis。

“我认为退一步想想触摸对我们的日常生活有多重要,这真的很有趣。作为人类,我们已经非常擅长于仅凭感觉就能快速识别事物。不幸的是,市场上还没有假肢可以为截肢者提供感官反馈。”

卢克·奥斯本
研究员Luke Osborn看到了妇女的电动皮肤。

研究员Luke Osborn看到了妇女的电动皮肤。

E-dermis是一种灵活的传感器,可以模拟人类皮肤的感觉特性。卢克解释说:“如果你观察你皮肤的一个小横截面,看到所有不同的受体,你会注意到它们并不是都在一层上。它们是相互抵消的,有些比其他的要高一些。所以我们制造了e-dermis来模拟这个过程。”

卢克的电皮肤研究的灵感来自于近80%的截肢者都经历过的现象——幻肢综合症。

幻肢痛加剧了这种感觉

“代表肢体的大脑区域还在那里,在某种程度上还在工作。所以让我们看看我们能否利用这一点,让他们有一种20年都没有过的感觉。”

卢克·奥斯本

对于那些要求的人,“对,什么是幻影肢体疼痛?”考虑一下,来自不再在那里的肢体的持续的,挥之不去的感觉。Phantom LiMB综合征可以以疼痛的形式出现,但是患者也可能具有肢体的感觉仍然运作甚至有些东西触摸缺失的肢体。令人愉快的感觉是100%真实的感觉。

虽然失去了肢体,但大脑连接失去肢体的那部分还在,至少在某种程度上还能正常工作。

电动皮肤,第一次触摸

安德鲁·鲁宾是卢克的研究对象。15年前,安德鲁受了伤,手脚失去了知觉和活动能力。几年前,他决定用治疗手段切除他们。

卢克奥斯本的测试主题,安德鲁·鲁宾。

卢克奥斯本的测试主题,安德鲁·鲁宾。

“在我有义肢之前,我的手已经可以感知了。它瘫痪了,所以我的手没有知觉了。这样我就会到处乱敲,然后受到精神创伤。我上了发条却不知道。最终,这就是为什么我决定,‘好吧,我要一只有功能的手。’”

安德鲁·鲁宾

从视频中可以看到,卢克必须映射安德鲁手臂上的神经,这样他才能将电子真皮传感器发出的信号发送到安德鲁的大脑。卢克解释说:“截肢后,穿过手臂进入大脑的感觉神经通常还在那里。所以我们要做的就是找到他们的位置。”

在这个图中卢克·奥斯本的研究你可以看到来自e-真皮的触觉信息是如何通过控制中心和刺激器进入大脑的。

图片由科学机器人提供

图片由科学机器人提供

“很难解释这种感觉是怎样的……我想,就是这样……一种形象化的感觉在继续。”你会重新想象以前没有的东西。”

安德鲁·鲁宾
图片由科学机器人提供

图片由科学机器人提供

在表皮下面

那么是什么赋予了这个电感受器感知的能力呢?卢克·奥斯本的研究特别集中在压力感知和无害的、有害的——或无痛苦的和痛苦的感觉上。

这种假体皮肤的斑片与我们自己的指尖检测到疼痛或不安全的物体的方式非常类似。我们经常检测到危险危险的东西,并释放我们的抓地力。虽然圆形的东西不会构成同样的威胁。

通过读取物体的曲率,电子皮肤能够确定半径的减小(更尖锐的东西)与疼痛有更高的相关性。因此,大脑会告诉假体放手。

在卢克研究的第二幅图中,与上面的圆形物体相比,疼痛反射是通过释放锋利物体所需的时间来确定的。

人造皮肤的未来

E-Dermis仍在大量研究中。但如今所见,即使在早期阶段,这种电动皮肤也有可能恢复不仅仅是对患者的生命的物理功能。

“在这些实验中,我经历的不是一种失去的体验。我体验到‘这就是我的拇指所在的地方’的存在。’这充满了可能性。”

安德鲁·鲁宾

我们倾向于将我们的皮肤思考,因为我们将我们与世界分开。但它也是与我们联系起来的。这项研究持有允许假肢用户认为我们许多人认为理所当然的关系的承诺。

感觉启发吗?来见见正在测试地球上最先进仿生肢体之一的超人,看看他是如何启发我们未来的"放大人类"的。现在来看新兴的电子人:

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