近日，美国俄亥俄州立大学助理教授和合作者研发出一款无线触觉传感系统，它由三个部件组成：

  第一部分是一个平行板电容力传感器，包含一个上层二氧化硅板、一个中层二氧化硅板和两板间的空隙；

  第二部分是一个微型的无线传输模块，可用于完成植入传感器、以及可穿戴信号中继单元之间的能量通信和数据通信；

  第三部分是具有生物相容性和完全隔绝水汽的封装，即通过激光熔合技术，将传感器和电路完全封装在二氧化硅晶片中。

  封装之后的系统尺寸为直径 6 毫米、厚度 1.7 毫米，外观是一个圆形结构。通过一个侧面皮肤切口，课题组把传感系统植入到猕猴手的指尖末节下方并缝合皮肤。

  经测试发现，植入的电容传感系统的灵敏度为 0.8pF/N，且拥有良好的可重复性和动态响应。

  随后，该团队在动物身上开展了针对植入式传感系统的耐受性研究。他们把一个直径 3 毫米的传感器模型植入到猕猴的指尖。结果发现创伤在 3 周内愈合，猕猴没有并发症和感染迹象，表现出了优良的耐受性，且没再次出现其他不适或自伤行为的迹象。

  从体外实验和体内实验来看，这款植入式电容传感器系统的外观尺寸十分适合在指尖皮下植入，并能准确地测量触觉力。

  总的来说，本次成果为失去触觉感知能力的瘫痪病人提供了一种实现触觉和运动恢复的新途径，能在广泛的触觉压力范围以内提供优秀且稳定的敏感性。

  同时，其所采用的生物兼容封装，对于可植入感知系统的研究有广泛的实用价值，尤其是将有希望改变瘫痪人群的生活。

  根据全球卫生组织的估计，全世界内有数百万人患有不同程度的瘫痪。许多人遭受永久性的手臂和手部功能障碍。这些幸存者无法执行日常生活的基本活动，而且他们中的 85% 失去了就业机会。

  除了失去工作机会之外，四肢瘫痪患者的终身护理成本超过了 2 百万美元。因此，家庭和社会承担的经济负担相当巨大。

  瘫痪时，脊椎神经系统的损伤或功能障碍会中断大脑和肌肉之间的通信，导致肌肉控制受损并通常伴随感觉丧失。

  瘫痪患者要想恢复日常活动，就需要两方面的硬件基础，一是需要神经刺激器对肌肉进行受控刺激以诱发运动，二是需要传感器向大脑提供手与物体互动的体感反馈。

  近年来，已有学者进行神经刺激器相关的研究，利用脑机接口控制的刺激，瘫痪患病的人能在没有感觉的情况下恢复手的运动能力。

  然而，将感觉反馈引入这些脑机接口控制的刺激仍然是一个未解决的挑战。虽然可穿戴传感器能为传递触觉功能提供潜在解决方案，但它们也伴随着一些不足之处，如常规使用的寿命有限、在下雨洗澡等场景下使用不便、以及美观度不佳等。

  在本次研究之中等人另辟蹊径，以患者的全天候使用为前提，并把目标定为：开发首个植入式触觉传感器系统，帮助瘫痪患者实现正常人生活状态下的手部触觉。

  即通过传感器将捕获的信号无线传输到脑起搏器，脑起搏器则能激活传感器对应的体感区域，从而完成与脊椎神经信号反馈相同的功能，并产生触觉。

  自 2017 年立项以来，该团队逐步攻克了一个又一个技术难点，包括用于运动感知和神经刺激的可植入式微电子机械系统传感器，用于信号和能量通信的超低功耗的无线集成电路，以及神经和肌肉行为的动物实验等。

  研究伊始，他们探索了如何匹配医学和工程之间的接口。将医生对于性能的要求（如尺寸符合植入需求、测量范围满足日常使用、生物可兼容）转换到具体器件上。

  后来，他们从美国食品及药物管理局批准的植入式医疗系统着手寻找合适的可植入材料，考虑了工艺流程与电路的可兼容性和可满足长期植入的气密性封装，通过仿真确认了满足尺寸要求的器件测量原理、量程、灵敏度。

  第一阶段，因他们的目标是实现电路系统的可靠封装，因此这一阶段的难点在于如何满足长期密封性和生物相容性的要求，为此他们选择二氧化硅作为封装材料。

  该材料在无线射频和光频率下都具有穿透性，具有优越的热性能和机械性能。缺点是制备较为困难，因此在这项技术中，除了传统的微电子机械系统制作的完整过程，他们还引入了激光微加工，探索了能在体内密封 70 年的晶片封装过程。

  第二阶段，基于封装过程建立满足量程和灵敏度的传感器并连接到无线传输模块实现初步功能。此时，无线传输模块上连接着 PCB 板集成线圈，整体尺寸较大，且电路暴露在空气中，因此还不符合植入需求。

  第三阶段，他们把无线传输模块和传感器合成到一个系统中，实现了完全可植入系统。在合成时，他们发现线圈的小型化对传输距离有着至关重要的影响，于是又逐步优化了线圈设计。

  第四阶段则是开展动物体内植入实验。期间，他们先是从啮齿动物初步验证，并以灵长类动物进行最终实验。

  是第一作者，美国宾夕法尼亚加利大学安德鲁·理查森（）教授和马克·艾伦（）教授担任共同通讯作者。

  而在与同行讨论的时候，很多人会问这样这样的一个问题：“与将传感系统放在手指外表面相比，是否值得手术植入传感器? 有多少人愿意冒险手术？”

  表示：“在宾大医院，我和病患面对面了解了他们面对的困难和需求。为了获得行动能力，90% 的病患愿意进行植入手术。”

  是一名瘫痪患者，脑部曾接受过神经刺激器的植入。表示：“以 为代表的瘫痪患者组织告诉我，他们非常期待植入式器件给自己生活带来的改变。因此，我们这项研究的目标是让瘫痪患者像普通人一样重获行动能力。”

  而与瘫痪患者的接触使深刻感悟到自己手中工作的价值，也更加激励自己学以致用、做有利于患者的一线临床研究。

  不过目前，他们仅仅测试了本次传感系统在猴子手指内的短期动态结果，下一步他们将整合传感系统和脑神经刺激系统并开展完整的触觉-神经反馈研究，同时也将开展长期测试。表示：“目前正在训练猕猴进行特定目标抓取，下一步将开展猕猴体内长期测试。”

  如前所述，在俄亥俄州立大学 Wexner 医学中心的帮助之下，目前已经有瘫痪病人有意愿加入临床试验。接下来两年，课题组将致力于与瘫痪病人合作推进临床研究，预计在 2025 年开展临床测试。

  并将关注针对临床应用的医学微米纳米系统（），比如针对瘫痪病人触觉恢复的植入式传感和脑起搏器系统、用于多病原体检测或神经退化修复的 DNA 自组装平台。

  表示：“期望早日为广大瘫痪患者带来生活上的便利。此外，这项技术还可以测试体内压力如血压，并能与微光机电期间相结合，从而应用于光遗传学神经刺激等领域。”

  特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

  俄运输机坠毁，74人全部遇难！俄罗斯称是被乌克兰导弹击落，向美国和德国发函！联合国将召开公开会......

  上海网友直呼划算，官方回应：是真的！不限次乘坐地铁公交轮渡，7天价格只要……

  证监会：要突出以投资者为本的理念 重点完善发行定价、量化交易、融券等监管规则

  七彩虹全新游戏本产品线？COLORFIRE MEOW 橘宝笔记本通过认证

  惠普星 Book Pro 14 提前上架 2024：Ultra 5 125H，5499 元