能向腦細胞傳送壓力信號的人造皮膚問世
- 發佈時間：2015-10-17 01:30:55 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京10月16日電 （記者常麗君）美國斯坦福大學工程師開發出一種塑膠“皮膚”，能檢測出自身所受壓力的強度，並産生電信號把這種壓力感傳送給活的腦細胞。這種人造皮膚有望用於義肢假手，代替皮膚的某些感覺功能。
人類手上的皮膚擁有6種感覺機制，能分辨壓力大小、溫度、質地、疼痛等多種感覺，本研究只是其中一種，模擬了觸覺的一個方面，能分辨“輕輕握”和“緊緊抓”之間有何不同。研究小組負責人、斯坦福大學化學工程教授鮑哲南（音譯）説，這是第一次開發出一種柔韌的類似皮膚的材料，不僅能檢測壓力，還能向神經系統傳輸信號。
該技術的核心是一種雙層塑膠結構：上層作為感測器，能像人類皮膚一樣檢測自身所受壓力；下層作為傳輸電信號的線路，並將電信號轉化為與神經細胞相容的生化刺激。
鮑哲南的團隊10年來一直在研究能模倣皮膚功能的材料，發現通過測量塑膠或橡膠分子結構的自然彈性，可將其用作壓力感測器。他們在塑膠膜上壓制了花紋以增強其壓力敏感性，又在上面排布了數十億個碳奈米管使之能導電，形成電壓敏性，能模倣人類皮膚，把壓力資訊變成類似摩爾代碼的電脈衝。
下層人造皮膚是一種柔性電路，能把電脈衝傳給神經細胞。鮑哲南的團隊利用施樂公司的噴墨列印技術在塑膠上印製了柔性電路。最後，他們利用光基因學技術改造了一些神經元，讓神經元能識別下層人造皮膚産生電信號。
鮑哲南還指出，實驗中利用光基因學只是概念驗證，真正義肢中還可以用其他神經刺激方法。他們已經證明了用電脈衝直接刺激神經元也是可能的。
此外，團隊還設想開發其他類型的感受器，比如能分辨條絨和絲綢的質感差異，冷水杯和熱咖啡杯有何不同。目前的雙層方案意味著如果開發出新機制，還能給人造皮膚增加感覺。
相關論文發表在16日的《科學》雜誌上。
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