文/陳萬瑜

皮膚，是人體最大的器官，也是人體的第一道防線。通過神經(jīng)傳感的作用，皮膚可將周圍環(huán)境的壓力、溫度以及質(zhì)地等信息傳遞給大腦。當(dāng)皮膚因燒傷等意外發(fā)生大面積缺損時，人體“自穩(wěn)”狀態(tài)被破壞，嚴(yán)重時可能引起機體的系列并發(fā)癥甚至死亡。

而今天，利用工程原理構(gòu)建人工皮膚的技術(shù)日臻成熟，它不僅可以使創(chuàng)面形態(tài)保持完整，還能使患者愈后不留疤痕。因此，被廣泛用于皮膚移植、治療和改善，人工皮膚也將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

怎樣讓人工織物皮膚在形態(tài)和功能上都能更好地替代生物皮膚呢？怎樣才可以讓織物機器人變得更靈敏，像人類一樣感知世界呢？多年來，人類從未放棄過對自身皮膚敏感度的不斷模仿，這也催生了智能傳感器設(shè)計的迭代創(chuàng)新。美國斯坦福大學(xué)研發(fā)的一種“數(shù)碼皮膚”可模仿人類的觸覺，并將其傳送至大腦。韓國首爾大學(xué)的新型毛狀電子皮膚，能使機器人快速分辨出呼吸引起的空氣微動或者微弱的心跳震動。我國哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所赫曉東教授、王榮國教授團隊研制出的一種“汗毛-皮膚”傳感器，讓材料屬性的評估逐步進化到新的維度。韓國科研團隊研發(fā)的新型觸覺傳感器，讓人造皮膚變成更容易“感同身受”的智能皮膚。韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院與韓國成均館大學(xué)的智能紡織品融合研究科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)出一款新型人工皮膚觸覺傳感器?，F(xiàn)有傳感器只能采集到壓力和溫度信息，而該傳感器可同時得到壓力和振動數(shù)據(jù)。這是對人體皮膚觸覺的進一步模仿，因為這些數(shù)據(jù)可幫助了解面料的粗糙程度。具體說，新型傳感器可把檢測到的壓力、振動以及表面粗糙度信息轉(zhuǎn)化為電子信號，提高人工皮膚對物理刺激的識別精度。

這款能檢測紡織質(zhì)地的智能傳感器之所以與眾不同，是因為它利用了慢速自適應(yīng)(SA)算法和快速適應(yīng)性(FA)兩種算法原理，分別采集壓力、振動和粗糙度信息?？蒲腥藛T將傳感器置于柔性敏感薄膜內(nèi)，通過上、中、下三層膜的分工來采集和處理數(shù)據(jù)，最后利用摩擦生電原理把粗糙度轉(zhuǎn)換成電子信號。目前，該智能傳感器已成功區(qū)分出12種面料的粗糙度，準(zhǔn)確率逾99%。

該團隊高級研究人員崔昌盛 （Changsoon Choi)表示，該智能傳感器的研發(fā)靈感來自一部電影的場景。演員進入鏡頭前穿上了一種特殊的服裝，就能通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)體驗到痛覺。如今，他們研制的新型智能傳感器的體驗服裝，也能讓體驗者感受到“真實”的觸覺。

就像崔昌盛希望的那樣，該科研成果可促進人造皮膚等技術(shù)的新一輪創(chuàng)新。對需要皮膚移植的患者而言，這一消息無疑給他們帶去了福音。除了醫(yī)學(xué)應(yīng)用，在智能穿戴、機器人領(lǐng)域，這款新型智能織物傳感器將有更多的應(yīng)用前景。