神奇的“電子皮膚”

領導研發“電子皮膚”的美國西北大學材料科學家約翰·羅杰斯，他的臉上貼的是團隊此前設計制造的功能各異的小尺寸“電子皮膚”。 （資料圖/圖）

（本文首發于2019年4月11日《南方周末》） 

美國西北大學的材料科學家研發出了一種超大面積、超薄的“電子皮膚”。只需將這種能夠隨意拉伸形變的電子器件貼在皮膚上，進行過定向肌肉再支配手術的殘疾人士就能靈活地支配義肢的活動。這種神奇的“電子皮膚”還具有其他的應用可能，例如對人的腦電圖進行長時間的監控。

全球每年有超過100萬人因為疾病、受傷等原因被截肢。被截肢的殘疾人士不僅會經歷工作和生活上的不便，還可能會承受巨大的身心痛苦（大約有30%的人會患抑郁癥或焦慮癥）。義肢為這些殘疾人士重新融入社會，正常地工作和生活提供了幫助，但早期的義肢主要是美觀性的（有一些有簡單而有限的功能）。隨著神經科學、計算機技術等領域的進步，科學家近年來發明了一些較為先進的義肢和義肢控制技術，定向肌肉再支配（targeted muscle reinnervation）便是其中引人關注的一種。在定向肌肉再支配手術后，殘疾人士能夠比較靈活地控制義肢，減少工作和生活中的不便。然而這種技術也存在一些缺陷，包括置于體表的神經信號讀取裝置靈敏度和準確性容易受到干擾、透氣性差以及會引起身體不適（讀取裝置堅硬，無法隨身體的活動適當形變）等。

近日，美國西北大學的科學家在最新一期的世界著名科學期刊《自然·生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）上發表了一項研究成果，介紹了他們發明的一種超大面積“電子皮膚”。只需將這種超薄、透氣、能夠隨意拉伸形變的電子器件貼在皮膚上，進行過定向肌肉再支配手術的殘疾人士就能靈活地支配義肢的活動。除此之外，這一發明還能與磁共振等技術兼容，有利于對其他疾病進行研究、診斷以及治療。

第一個接受定向肌肉再支配手術的殘疾人士杰西·薩利文，從這張圖可以看出，傳統的肌電讀取裝置有笨拙、不透氣等缺陷。 （資料圖/圖）

“電子皮膚”是一個被稱為柔性電子技術（flexible electronics）領域的研發產物。在過去十年間，這個領域的科學家已經研發出了多種極具實用性的電子器件，有的甚至即將商業化。無論是從設計策略還是制造工藝上看，這些電子器件都會讓你嘆為觀止，并相信這一領域的進步將顯著地改變我們的生活。

用殘軀控制義肢

當人被截肢后，支配截去部分肌肉的神經卻仍然存在，并且能正常地發出對肌肉的支配信號。定向肌肉再支配技術正是基于這一原理?？茖W家首先在殘肢或者殘肢的鄰近部位選定一個區域