薄膜热电冷却器恢复病人幻肢冷感

2023-07-31 08:56:13 来源：科技日报收藏

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科技日报北京7月30日电（记者张佳欣）据最新发表在《自然·生物医学工程》杂志上的论文，美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室研究人员开发了世界上最小、强度最大、速度最快的制冷设备之一——可穿戴式薄膜热电制冷器（TFTEC），并与神经科学家合作，帮助截肢者通过他们的幻肢感知温度。

研究人员表示，当一个人失去部分肢体时，残肢内的神经可能会导致其感觉拥有幻肢。恢复温度感觉有实际应用，比如鉴别饮料是冷饮还是热饮，还有可能改善假肢的情感体现。

由此，TFTEC应运而生，其速度和强度足以匹配人体快速感知温度变化的能力。现在，截肢者可利用TFTEC告知幻肢的哪个部位能感受到温度。

TFTEC只有约1毫米的厚度，重量只有0.05克，类似于一条胶带，可在不到1秒的时间内提供高强度冷却。它的能源效率比当今最常见的热电设备高出两倍，用于制造发光二极管的半导体工具也可轻松制造这种设备。

为了测试TFTEC的功效，研究人员绘制了4名截肢者假肢的热感觉图。在寒冷探测任务中，TFTEC在所有参与者的幻肢中都会产生凉爽的感觉，而传统的热电技术只在其中一半的人中做到这一点，且TFTEC的速度快了8倍，强度提高了3倍。此外，TFTEC使用的能源是目前热电设备的一半。

这为各种应用提供了新的可能，例如改进假肢、增强现实中的触觉模式以及用于疼痛管理的热疗法。其还具有各种潜在的工业应用，如用于卫星上的能量收集等。

以前有观点认为，幻肢是一种心理问题，是患者对自身身体认识不清，或失去部分肢体后否认自己有残缺。但后来核磁共振告诉人们，当患者感觉幻肢在移动时，脑皮层相应区域也在活动，就和真的肢体移动的情况是一样的。在本文的研究中，最新设备生成了真实且信息丰富的信号，让截肢者有了“感知”。当残肢内的神经仍在那里时，他们或许无法拿起一杯热水，但应该能感受到杯壁的温度。

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