神奇的“电子皮肤”

领导研发“电子皮肤”的美国西北大学材料科学家约翰·罗杰斯，他的脸上贴的是团队此前设计制造的功能各异的小尺寸“电子皮肤”。 （资料图/图）

（本文首发于2019年4月11日《南方周末》） 

美国西北大学的材料科学家研发出了一种超大面积、超薄的“电子皮肤”。只需将这种能够随意拉伸形变的电子器件贴在皮肤上，进行过定向肌肉再支配手术的残疾人士就能灵活地支配义肢的活动。这种神奇的“电子皮肤”还具有其他的应用可能，例如对人的脑电图进行长时间的监控。

全球每年有超过100万人因为疾病、受伤等原因被截肢。被截肢的残疾人士不仅会经历工作和生活上的不便，还可能会承受巨大的身心痛苦（大约有30%的人会患抑郁症或焦虑症）。义肢为这些残疾人士重新融入社会，正常地工作和生活提供了帮助，但早期的义肢主要是美观性的（有一些有简单而有限的功能）。随着神经科学、计算机技术等领域的进步，科学家近年来发明了一些较为先进的义肢和义肢控制技术，定向肌肉再支配（targeted muscle reinnervation）便是其中引人关注的一种。在定向肌肉再支配手术后，残疾人士能够比较灵活地控制义肢，减少工作和生活中的不便。然而这种技术也存在一些缺陷，包括置于体表的神经信号读取装置灵敏度和准确性容易受到干扰、透气性差以及会引起身体不适（读取装置坚硬，无法随身体的活动适当形变）等。

近日，美国西北大学的科学家在最新一期的世界著名科学期刊《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上发表了一项研究成果，介绍了他们发明的一种超大面积“电子皮肤”。只需将这种超薄、透气、能够随意拉伸形变的电子器件贴在皮肤上，进行过定向肌肉再支配手术的残疾人士就能灵活地支配义肢的活动。除此之外，这一发明还能与磁共振等技术兼容，有利于对其他疾病进行研究、诊断以及治疗。

第一个接受定向肌肉再支配手术的残疾人士杰西·萨利文，从这张图可以看出，传统的肌电读取装置有笨拙、不透气等缺陷。 （资料图/图）

“电子皮肤”是一个被称为柔性电子技术（flexible electronics）领域的研发产物。在过去十年间，这个领域的科学家已经研发出了多种极具实用性的电子器件，有的甚至即将商业化。无论是从设计策略还是制造工艺上看，这些电子器件都会让你叹为观止，并相信这一领域的进步将显著地改变我们的生活。

用残躯控制义肢

当人被截肢后，支配截去部分肌肉的神经却仍然存在，并且能正常地发出对肌肉的支配信号。定向肌肉再支配技术正是基于这一原理。科学家首先在残肢或者残肢的邻近部位选定一个区域