如今,人类可以通过肌肉、神经甚至大脑来控制高科技假体的运动。但这远远不够。——假体仍然缺少一层可以像真实皮肤一样感知外界变化的人造皮肤。要有这样一层人造皮肤,我们首先需要一层包裹传感器的材料来感知温度、压力和湿度。
近日,根据麻省理工学院科技评论网站的消息,韩国和美国的研究人员制作了一种聚合物来模拟真实皮肤的弹性和高分辨率的感觉功能。这种聚合物充满了密集的传感器网络,传感器由超薄的金和硅组成。超薄硅以弯曲的纹理形状排列,以满足人造皮肤的膨胀和收缩要求。为了更逼真,他们还增加了一层执行器,使人造皮肤的温度与真实皮肤的温度相似。
近年来,在可伸缩传感材料方面取得了许多新的研究成果,但目前这种高分子聚合物的灵敏度最高,每平方毫米有近400个传感器。
参与研究的Roozbeh Ghaffari也是MC10高科技发开发者_运维问答展部的负责人。他说:“如果手指上的人造皮肤有这么多高分辨率传感器,大脑几乎可以接收到和正常手指一样的感官体验。”
这种新型人造皮肤实际上只解决了一小部分问题。更大的挑战在于如何将传感器接收到的“感觉”与人体神经系统持续稳定地连接起来,让大脑真正感受到相应的感觉。
首尔国立大学领导这项研究的金大中(Dae-Hyeong Kim)做了一些实验:他将人造皮肤与小鼠的大脑连接起来,成功地检测到了感觉输入和感觉皮层之间的反应。但是这个实验仍然不能告诉我们老鼠是否真的感受到了热、湿度或触觉。金大中说,要真正了解动物的具体感受,需要在更大的动物身上做实验。这也是他们未来的研究工作。
事实上,人类也有类似的先例。凯斯西储大学的达斯汀泰勒博士是生物工程专家。他曾经帮助克利夫兰一名失去右手的男子安装有意识的假肢。这种假肢装有20个传感器,通过电极与断肢神经相连。人们不仅可以用肌肉控制的假肢抓握东西,还能感受到手中东西的柔软和坚硬。
但是,未来要实现高灵敏度传感器与神经的稳定对接,还有很长的路要走。
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