【技术前哨】她的研究成果，能让你的麒麟臂涌现非凡触感！

来自中国南京的鲍哲南教授在斯坦福大学一直致力于义肢新材料的研究。她发明了一种可以覆盖在义肢表面的电子皮肤，可以感受压力、自我修复，并处理相关感官数据。

人类的手是复杂的触觉感受器

据统计，人类的手有17000个触觉感受器（上图），这使得我们能用手把东西捡起来，并与真实的世界发生感觉联系。相比而言，一个截肢患者就算安上了假肢，其灵敏度不仅不如人类原有的器官，而且义肢是根本无法传递“触感”的。

斯坦福大学 鲍哲南教授

从2010年开始， 斯坦福大学的鲍哲南教授（上图）就一直致力于改变这样的义肢现状。她发明了一种可以覆盖在义肢表面的电子皮肤，可以感受压力、自我修复，并处理相关感官数据。

鲍哲南教授出生并成长于中国南京，在南京大学完成三年本科课程后移民美国，进入伊利诺州立大学芝加哥分校化学系学习。1995年，她在美国芝加哥大学化学系取得博士学位，随后进入著名的贝尔实验室任职。从2004年起，她加入美国斯坦福大学化学工程系，现为该系教授，为美国最优秀的女性化学家之一。

带触觉的义肢样本

上图中展示了样板。这个木制的假手上每一个指尖都安置了一个由这种电子皮肤制成的触觉传感器，传感器与电引线相连，电引线携带数据传输到手掌上的电子控制中心里。

在这种人造皮肤中，微结构电阻式压力传感器、柔性的印刷有机电子电路、含有光激活离子通道的神经细胞相互连接（下图）。

人造皮肤的工作系统图

这可以说是义肢修复术里的一大进步。这个电子皮肤可以让被截肢的和烧伤的患者处理一些日常生活任务，比如捡起来一个小巧物件，也有可能会帮助减轻幻肢疼痛（指患者感到被切断的肢体仍在，且在该处发生疼痛）。

而且，鲍教授还想更进一步，她希望这个电子皮肤，不仅能模仿人手皮肤，而且要比后者的在某些方面更加优越，比如除了对压力敏感之外，还得轻便，耐用、有弹性、柔韧以及自我修复，就像真正的皮肤一样。

为了达到这个目标，鲍教授为每一个电子皮肤里的组件研制出新的化学配方（下图），用柔软的有机分子、聚合物和纳米材料来替代原有的坚硬的材料，比如硅。

采用新型材料的人造皮肤

具体的制造过程，如下图，研究人员在一个具有弹性的橡胶材料上面做一个晶体管。这层橡胶就像是一张具有粘性的贴纸，当它从橡从玻璃上剥离之后，带上了一层半导体碳纳米管，于是形成一个电子开关的有效面积。

制造过程图示

当然，鲍教授的团队并没有在这里停下，他们希望研究大脑组织是否能够接收由传感器传来的这些信号。通常情况下，这样的实验一般会把金属电极植入实验动物大脑并监测其反应，但电极植入会让大脑组织很快受损，使后续实验不可能完成。于是鲍教授和斯坦福大学Karl Deisseroth团队合作，通过基因工程手段构建了小鼠对蓝光响应的躯体感觉皮质（somatosensory cortex）组织，鲍哲南的团队将传感器带来的电脉冲转换为发光二极管（LED）的蓝光脉冲，并通过光纤传输到小鼠的大脑切片（生理功能可保持数小时）。结果显示，大脑切片中的神经细胞可通过一种叫做离子通道视紫红质（channelrhodopsin）的转基因蛋白吸收光信号，并将其转化为神经的电信号，从而完成神经信号的传递。

该工作“以前所未有的水平模仿人类皮肤的功能，是人造皮肤材料发展的一个重要的进步”加州大学伯克利分校研发电子皮肤的专家Ali Javey说。“这可能对更智能假肢的发展具有重要的意义。”

“这仅仅是研发全面集成的人造皮肤的初步阶段，”鲍教授也说。她的团队接下来希望能够模仿人类皮肤的其它传感功能，如感受热的能力，并将它们整合到这个新的人造皮肤的技术平台。

想让鲍教授亲自给你演示这个黑科技，请看下面视频：

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