美國(guó)醫(yī)學(xué)家，開(kāi)發(fā)出電子皮膚，讓肢障者找回疼的感覺(jué)，自動(dòng)避開(kāi)危險(xiǎn)

使仿生手臂再現(xiàn)人體的各種感受，是該領(lǐng)域發(fā)展的一大目標(biāo)，作為極富意義的一步，美國(guó)約翰．霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院科學(xué)家，開(kāi)發(fā)出一種電子皮膚，成功讓仿生手臂使用者感受到「痛」，將失去的知覺(jué)重新帶回人們身邊。

疼痛人人都怕，但它對(duì)我們的生活──甚至生存，卻又非常重要，如果缺少這種感受，我們可能會(huì)深陷危險(xiǎn)而渾然不知，不懂得該避開(kāi)災(zāi)難、減少傷害。
該研究合著者、生物醫(yī)學(xué)工程研究生 Luke Osborn 表示，「痛覺(jué)可以保護(hù)人體免于受傷，讓我們知曉何謂危險(xiǎn)，比如鋒利的刀刃。」他補(bǔ)充，「但仿生手臂無(wú)法感受到疼痛，這可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷，因此我們找出一種有意義的方式替肢障者賦予痛覺(jué)?！?/p>

▲Luke Osborn 與新研發(fā)的電子皮膚

目前的仿生手臂尚無(wú)法產(chǎn)生真實(shí)的觸覺(jué)反饋，因此使用者無(wú)法從指尖分辨觸碰的東西光滑、粗糙、冰冷或者燙；也因此，約翰．霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的學(xué)者們，開(kāi)發(fā)出一種稱之為 e-dermis 的電子皮膚，使仿生手臂也能感受到痛覺(jué)。
? ? ? ?具體而言，該技術(shù)模擬皮膚內(nèi)痛覺(jué)感受器（nociceptor）應(yīng)對(duì)疼痛的方式，使電子皮膚承受的壓力，會(huì)經(jīng)由設(shè)置在手臂內(nèi)的電子神經(jīng)刺激器傳達(dá)至大腦，進(jìn)而讓使用者實(shí)際體會(huì)到「痛」。
研究人員解釋，人體有所謂的機(jī)器式受器（mechanoreceptor），可以將觸碰接受到信息傳達(dá)給大腦，藉此產(chǎn)生觸覺(jué)，而痛覺(jué)感受器則會(huì)在我們觸碰尖銳物體時(shí)，傳達(dá)痛覺(jué)給大腦；研究團(tuán)隊(duì)打造出的多層次電子皮膚，便是以模擬這些不同感受器官的反應(yīng)為目標(biāo)。

▲電子皮膚傳導(dǎo)痛覺(jué)的過(guò)程

一位參與實(shí)驗(yàn)的肢障者表示，他能夠藉此分別物體是圓是尖，并稱痛感最大約為 3 級(jí)──不舒服，但可以忍受的程度；他提到，「經(jīng)過(guò)這么多年，我感覺(jué)自己失去靈魂的手，彷佛再次獲得了生命，我可以直覺(jué)地分辨疼痛與非疼痛，本能理解自己的手是否處于危險(xiǎn)之中。」
? ? ? ?Osborn 認(rèn)為，這項(xiàng)系統(tǒng)最令人意外的是能夠識(shí)別不同等級(jí)的刺激，視物體、力道的差異，實(shí)驗(yàn)者感受到的可能是壓力或疼痛。
肢障者們可以藉由這這項(xiàng)技術(shù)維護(hù)自己的仿生手臂，避免因疏忽導(dǎo)致毀損，如同人類會(huì)因?yàn)樘弁醋詣?dòng)避開(kāi)危險(xiǎn)一樣；鋒利的物體、高熱都可能使仿生手臂指尖、表皮受損，而這會(huì)帶來(lái)龐大的修理費(fèi)用。

▲該電子皮膚使仿生手臂能如同真正的人體般，自動(dòng)避開(kāi)可能造成危害的物體

而為使仿生手臂更加接近人體反應(yīng)，研究人員還透過(guò)該技術(shù)，賦予仿生手臂「痛覺(jué)反射」，當(dāng)仿生手臂的指尖觸碰尖銳物體時(shí)，會(huì)自動(dòng)拉開(kāi)手指，避免傷害，而這個(gè)動(dòng)作就如同人體的反射動(dòng)作一般，是使用者無(wú)法自由控制的。

▲當(dāng)觸碰到尖銳物體時(shí)，手指會(huì)自動(dòng)彈開(kāi)避免傷害。

在重賦肢障者痛覺(jué)以外，Osborn 認(rèn)為 e-dermis 技術(shù)還能使機(jī)器人更有「人性」，或者拓展應(yīng)用至太空服、手套上。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，提供肢障者更具意義的觸覺(jué)信息，并期望未來(lái)該技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于仿生手臂上，給予更多肢障者保護(hù)自己手臂的管道。