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1173人體皮膚是最大的感覺器官,由復雜的傳感器組成,這些傳感器能檢測到有害刺激,迅速向中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出警告信號,比如痛覺,從而啟動運動反應。
基于上述特性,旨在通過模擬人類皮膚傳感功能實現(xiàn)甚至超越其性能的“電子皮膚”應運而生。除了機器人領域,電子皮膚在人工義肢、醫(yī)療檢測和診斷等方面也展現(xiàn)出了應用前景。近年來,人們對電子皮膚提出了更高的要求,電子皮膚已然發(fā)展到了超薄、可拉伸、可進行多參數(shù)檢測的地步。
然而,直到現(xiàn)在,還沒有任何電子技術能夠真實地模擬人類的疼痛感。
近日,來自澳大利亞的科學家突破了這一局限,開發(fā)了一種可以像真實皮膚那樣對疼痛產(chǎn)生反應的電子人造皮膚。通過模仿人體的即時反饋響應,可以“復制”人類皮膚感知疼痛的方式,并能以與神經(jīng)信號傳送到大腦的相同速度對疼痛感覺做出反應,即當壓力、溫度達到令人痛苦的閾值時,它會立即做出反應。
這項技術為更好的修復術、更智能的機器人以及皮膚移植的非侵入性替代品提供了更多的可能。這項新研究發(fā)表在《先進智能系統(tǒng)》(Advanced Intelligent Systems)雜志上,并申請了臨時專利。
在論文中,研究團隊主要展示了三個關鍵的皮膚感受器:環(huán)層小體、熱感受器和痛覺感受器。其中,環(huán)層小體(lamellar corpuscle)又名潘申尼小體(pacinian corpuscle),呈卵圓形或球形,直徑 1-4mm。在生物體中,它廣泛分布在皮下組織、腸系膜、韌帶和關節(jié)囊等處,主要作用是感受壓覺和振動覺。
此外,在這項研究中,還結合了該團隊先前已獲專利的三項技術,具體包括:
可拉伸電子產(chǎn)品:即將氧化物材料與生物相容性有機硅相結合,可提供透明、堅固的可穿戴電子產(chǎn)品。
具有溫度反應性的涂層:一種比頭發(fā)絲細 1000 倍的涂層,由一種能對溫度產(chǎn)生反應的材料制成。
模仿大腦記憶的電子細胞:可模仿大腦長期記憶,回憶、保留先前的信息。
事實上,雖然利用一些現(xiàn)有技術,可以通過電信號來模擬不同程度的疼痛,但這款人造皮膚可以對真實的機械壓力、溫度和疼痛做出反應,并發(fā)出正確的電子響應。
這就意味著,這款人造皮膚可以分辨出手指輕輕觸碰別針和用別針刺傷自己這兩者之間的區(qū)別,而之前的電子設備是無法做到的。而令人工智能擁有痛覺,也將成為人工智能發(fā)展重要的一步。
