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新型传感器或用于假肢可恢复触觉感受

时期:2021-04-23 21:53 点击数:
本文摘要:在不远处的将来,或许假肢不仅可以奇迹般地完全恢复一些截肢者丧失的功能,人造的手臂和腿脚更加有可能取得相似现实的触觉,科研人员报告说道。利用一种两层的柔软厚塑料,科学家研制出一种新的电子传感器,需要仿真人体皮肤中触觉传感器的神经信息而向小鼠脑组织传输信号。 长期以来,多个研究团队仍然企图为假肢配戴者完全恢复触觉。例如,两年前,美国俄亥俄州克利夫兰市凯斯西储大学的研究人员报告说道,通过在假手使用者的手臂外围神经中相连压力传感器从而使其取得了触觉。

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在不远处的将来,或许假肢不仅可以奇迹般地完全恢复一些截肢者丧失的功能,人造的手臂和腿脚更加有可能取得相似现实的触觉,科研人员报告说道。利用一种两层的柔软厚塑料,科学家研制出一种新的电子传感器,需要仿真人体皮肤中触觉传感器的神经信息而向小鼠脑组织传输信号。

  长期以来,多个研究团队仍然企图为假肢配戴者完全恢复触觉。例如,两年前,美国俄亥俄州克利夫兰市凯斯西储大学的研究人员报告说道,通过在假手使用者的手臂外围神经中相连压力传感器从而使其取得了触觉。

  然而尽管这些成绩早已完全恢复了基本的触觉,但其传感器和信号与皮肤中的天然触觉传感器机械性感受器发送到的信号仍不存在极大差异。  当人体中的机械性感受器感受到压力后,它们不会发送到一股神经脉冲;压力越大,脉冲频率越高。而之前的触觉传感器在更大的压力持续性产生更加强劲的电信号,而不是高频脉冲流。电信号必需被发送到另一个处置芯片,该处置芯片将信号的强度转换成一个数字脉冲流,然后才被发送到周围神经或脑组织中去。

  受到天然机械性感受器的灵感,由加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学化学工程师鲍哲南带领的研究人员,开始著手研制需要必要大量产生数字信号的人造皮肤。  据鲍哲南讲解,这是第一种需要感官压力并与大脑交流的柔性人造皮肤,距确实像人类皮肤的柔性人造皮肤更加将近一步。  这种人造皮肤像一页纸那么厚,可以分成两层,外层是可以感官压力的传感器,由塑料材料再加碳纳米管做成;内层是由喷墨打印机印刷出有的柔性电子电路,可以把压力信号转变成电信号并传送给大脑。  利用一种叫光遗传学的技术,研究人员改建了实验鼠的大脑神经细胞,使得人造皮肤需要向这种改建后的细胞传送电信号。

  鲍哲南说道,压力传感器的一个难题就是感官微小力量,而他们研发的人造皮肤连一粒大麦、部分粒食盐、一只蝴蝶导致的压力都可以感官。其工作原理是压力越大,与电极的认识面积越大,从而导电性能越少,借以可感官压力的变化。研究人员下一步将研制可以感官温度、生理反应等感觉的传感器。  研究人员在10月16日出版发行的《科学》杂志上报告了这一研究成果。

  伊利诺伊大学香槟分校专门从事柔性电子研究的化学家JohnRogers回应:很高兴看见此类研究朝着这个方向发展,这篇论文令人印象深刻印象。  然而Rogers和鲍哲南都特别强调,让截肢者取得类似于现实的触觉仍然有很长的路要回头。举例来说,医生们无法用人脑组织来接管光信号。

这意味著研究人员必须寻找其他的方法,在很长一段时间内将来自假肢的电信号以一种平稳而安全性的方式传送给大脑。鲍哲南说道,她期望用于灵活性的有机电子产品来已完成这项任务。最后,随着这些有所不同的研究线索交织在一起,它很可能会给截肢者关于周围环境的一种全新的感觉。


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