速度快,強度高,耗能低,薄膜熱電冷卻器恢復病人幻肢冷感|總編輯圈點
一名假肢測試員使用新設備來確定哪一罐可樂最冷。圖片來源:約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室
(資料圖片僅供參考)
科技日報記者?張佳欣
據(jù)最新發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學工程》雜志上的論文,美國約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室研究人員開發(fā)了世界上最小、強度最大、速度最快的制冷設備之一——可穿戴式薄膜熱電制冷器(TFTEC),并與神經科學家合作,幫助截肢者通過他們的幻肢感知溫度。
研究人員表示,當一個人失去部分肢體時,殘肢內的神經可能會導致其感覺擁有幻肢?;謴蜏囟雀杏X有實際應用,比如鑒別飲料是冷飲還是熱飲,還有可能改善假肢的情感體現(xiàn)。
由此,TFTEC應運而生,其速度和強度足以匹配人體快速感知溫度變化的能力?,F(xiàn)在,截肢者可利用TFTEC告知幻肢的哪個部位能感受到溫度。
TFTEC只有約1毫米的厚度,重量只有0.05克,類似于一條膠帶,可在不到1秒的時間內提供高強度冷卻。它的能源效率比當今最常見的熱電設備高出兩倍,用于制造發(fā)光二極管的半導體工具也可輕松制造這種設備。
為了測試TFTEC的功效,研究人員繪制了4名截肢者假肢的熱感覺圖。在寒冷探測任務中,TFTEC在所有參與者的幻肢中都會產生涼爽的感覺,而傳統(tǒng)的熱電技術只在其中一半的人中做到這一點,且TFTEC的速度快了8倍,強度提高了3倍。此外,TFTEC使用的能源是目前熱電設備的一半。
這為各種應用提供了新的可能,例如改進假肢、增強現(xiàn)實中的觸覺模式以及用于疼痛管理的熱療法。其還具有各種潛在的工業(yè)應用,如用于衛(wèi)星上的能量收集等。
總編輯圈點
以前有觀點認為,幻肢是一種心理問題,是患者對自身身體認識不清,或失去部分肢體后否認自己有殘缺。但后來核磁共振告訴人們,當患者感覺幻肢在移動時,腦皮層相應區(qū)域也在活動,就和真的肢體移動的情況是一樣的。在本文的研究中,最新設備生成了真實且信息豐富的信號,讓截肢者有了“感知”。當殘肢內的神經仍在那里時,他們或許無法拿起一杯熱水,但應該能感受到杯壁的溫度。
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