新的 “e-skin” 为假肢带来了触觉

科学家们创造了一种电子皮肤，可以给假肢或机器人肢体带来触觉，让截肢者恢复感觉。e-dermis由织物和橡胶制成，并带有传感器以模仿神经末梢，通过感应刺激并将冲动传递回周围神经来重现触觉和疼痛。

美国约翰·霍普金斯大学 (Johns Hopkins University) 的研究生卢克·奥斯本 (Luke Osborn) 说: “我们制造了一种传感器，可以越过假手的指尖，就像你自己的皮肤一样。”奥斯本说: “它的灵感来自人类生物学中发生的事情，同时具有触觉和疼痛的受体。”他说: “我们可以有一只已经在市场上销售的假手，并配有一个电子真皮，可以告诉佩戴者他或她是在捡起圆形的东西，还是它有尖锐的尖端。”

这项发表在《科学机器人》杂志上的工作表明，可以为使用假肢的截肢者恢复一系列自然的，基于触摸的感觉。检测疼痛的能力可能是有用的，例如，不仅在假手中，而且在下肢假肢中，提醒用户设备的潜在损坏。人类皮肤包含一个复杂的受体网络，将各种感觉传递给大脑。该网络为研究团队提供了生物模板。

Osborn说，为现代假肢设计带来更人性化的感觉至关重要，尤其是在结合疼痛能力方面。他说: “疼痛当然是令人不快的，但它也是一种必不可少的保护性触觉，目前截肢者可以使用的假肢中缺乏这种感觉。”他说: “假体设计和控制机制的进步可以帮助截肢者恢复失去的功能，但它们通常缺乏有意义的触觉反馈或感知。”

这就是电子真皮的来源，通过刺激手臂的周围神经向截肢者传达信息，使所谓的幻肢栩栩如生。约翰霍普金斯大学教授Nitish Thakor说，电子真皮设备通过非侵入性方式通过皮肤电刺激截肢者的神经来做到这一点。Thakor说: “假肢第一次可以提供一系列的感知，从精细的触摸到有害到截肢者，使其更像人的手。” 受人类生物学的启发，e-真皮使用户能够感知到连续的触觉感知，从轻触到有害或痛苦的刺激。

该团队创建了一个 “神经形态模型”，模仿人类神经系统的触摸和疼痛受体，使e-真皮可以电子编码感觉，就像皮肤中的受体一样。通过脑电图或EEG跟踪大脑活动，研究小组确定测试对象能够用幻影的手感知这些感觉。然后，研究人员通过使用称为经皮神经电刺激 (TENS) 的非侵入性方法将e-真皮输出与志愿者连接。

在一项疼痛检测任务中，研究小组确定测试对象和假体能够对触摸尖锐物体时的疼痛和触摸圆形物体时的非疼痛产生自然的反射性反应。e-真皮对温度不敏感-在这项研究中，该团队专注于检测对象曲率 (用于触摸和形状感知) 和清晰度 (用于疼痛感知)。奥斯本说，电子真皮技术可用于使机器人系统更加人性化，也可用于扩展或扩展到宇航员手套和太空服。