新设备助截肢者感知温度
2023-08-29 3876 唐堂 澳门日报
瑞士早前研发的新仿生技术,成功让截肢者在幻肢中感觉到冷热,研究团队希望最终能让截肢者更自然地感受到亲人触摸的温度,备受外界关注。为了帮助更多截肢者,美国约翰斯 · 霍普金斯大学应用物理实验室研究人员日前开发了世界上最小、强度最大、速度最快的製冷设备之一——可穿戴式薄膜热电製冷器(TFTEC),并与神经科学家合作,帮助截肢者通过他们的幻肢感知温度。
研究人员表示,当一个人失去部分肢体时,残肢内的神经可能会导致其感觉拥有幻肢。恢复温度感觉有实际应用,比如鑒别饮料是冷饮还是热饮,还有可能改善义肢的情感体现。由此,TFTEC应运而生,其速度和强度足以匹配人体快速感知温度变化的能力。现在,截肢者可利用TFTEC告知幻肢的哪个部位能够感受到温度。
研究人员指出,TFTEC只有约一毫米的厚度,重量只有○点○五克,类似于一条胶带,可在不到一秒的时间内提供高强度冷却。它的能源效率比当今最常见的热电设备高出两倍,用于製造发光二极体的半导体工具也可轻鬆製造这种设备。
为了测试TFTEC的功效,研究人员绘製了四名截肢者义肢的热感觉图。在寒冷探测任务中,TFTEC在所有参与者的幻肢中都会产生凉爽的感觉,而传统的热电技术只在其中一半的人中做到这一点,且TFTEC的速度快了八倍,强度提高了三倍。此外,TFTEC
使用的能源是目前热电设备的一半。
这为各种应用提供了新的可能,例如改进义肢、增强现实中的触觉模式以及用于疼痛管理的热疗法。其还具有各种潜在的工业应用,如用于卫星上的能量收集等。
研究人员分析称,以前有观点认为,幻肢是一种心理问题,是患者对自身身体认识不清,或失去部分肢体后否认自己有残缺。但后来“核磁共振”告诉人们,当患者感觉幻肢在移动时,脑皮层相应区域也在活动,就和真的肢体移动的情况是一样的。“核磁共振”,即是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。此次研究团队研发的最新设备生成了真实且资讯丰富的信号,让截肢者有了“感知”。当残肢内的神经仍在那里时,他们或许无法拿起一杯热水,但应该能感受到杯壁的温度。后续,团体将从多角度作性能测试,再向神经科学家反馈意见,以进一步提升截肢者的感知能力。目前,神经科学家肯定TFTEC的效用,希望未来能让更多截肢者感知更多。
多 姿
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