能夠感受疼痛的電子皮膚,讓義肢更具有生命力

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 02 日 1:25 | 分類 尖端科技 , 醫療科技 follow us in feedly

隨著科技進步,義肢的發展也變得越來越多元,許多研究團隊都在針對為義肢帶來「觸覺」進行努力,但約翰霍普金斯大學(JHU)研究團隊正在朝向另一種方向努力,或許有些人會覺得有些匪夷所思,但他們正在嘗試讓義肢也能夠感覺到疼痛。



乍聽之下,在義肢上還原肉體的疼痛,似乎是有些多此一舉,但其實疼痛對人體來說是一種非常重要的警示功能,以罹患先天性無痛症(CIP)的嬰孩為例,他們可能會在不經間咬掉自己的手指、抓傷眼球,或是對將手深入沸水中感到有趣。

疼痛就像是一種提醒,告訴人們何時該注意身體的情況,以避免更嚴重的情況發生而這在義肢上的情況也應該要是相同的。生物工程師 Levi Hargrove 指出,人們其實經常損壞他們的義肢,這是因為他們將義肢當作工具在使用,「但義肢並不應該是設計來如此使用的。」

為了讓義肢帶給使用者的感覺更像是身體的一部分,研究論文撰寫者 Luke Osborn 和團隊合作製作出一種電子皮膚「e-dermis」,由於 e-dermis 是由能感知壓力的薄膜橡膠和織物所組成,當用於義肢手掌的指尖時,它可以「感覺」出圓形物體與尖銳物體間的差異,並將訊息轉換為一系列電子脈衝。

團隊找來一位 29 歲的志願者進行裝置測試,他在 5 年前因血液感染後失去雙臂。團隊先是透過刺激肢體,找出哪些部位的電子脈衝感覺像是拇指及食指上的壓力,再將脈衝稍微改變,讓感覺從壓力變成輕微的疼痛,接著志願者在進行測試時,便能成功區分出手上拿取的圓形和尖銳的物體。

志願者向 Osborn 表示,這種皮膚讓他可以在不須思考的情況下透過疼痛感受進行區分,直覺性的知道義肢是否處於危險當中。「在這麼多年以後我終於可以感覺到我的手,就像一個空殼再次充滿了生命。」

Osborn 和團隊也正在添加另一種功能,讓義肢在抓住太尖銳的東西時,會鬆開手指使物品掉落——義肢將會自動在 100 毫秒內做出反應,就像一般人反射動作的速度一樣。在未來理想的情況下,團隊想讓使用者還是能透過某種方式蓋過義肢的反射,畢竟身體存在的意義,還是在於我們能決定如何行動。

克里夫蘭醫學中心(Cleveland Clinic)生物醫學工程師 Paul Marasco 指出,觸覺是非常複雜的東西,包含質感、溫度、快感和疼痛都是觸覺的內容,「Osborn 的研究對於豐富義肢的感覺必定會很有幫助。」

(首圖來源:LARRY CANNER/JHU

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