「以假乱真」的机器人手指,能防水能弯曲还能自我修复
出版于 1968 年,并且之后被改编成电影《银翼杀手》的著名科幻作品《仿生人会梦见电子羊吗?》里,但从外观上基本无法区别人类与仿生人。不仅是它,在许多科幻作品里都有过类似的设想:未来或许会出现与人类在生理上无限接近的机器人。
▲电影《银翼杀手》剧照,图片来自:The Guardian
这种类人机器人的开发在这些年间也一直在持续,比如目前有为机器人制造的硅胶皮肤,可以在一定程度上模仿人类的外表,但很难做到像人的皮肤一样有皱纹等细腻的纹理,并且缺乏皮肤特有的功能。
但在不久前,东京大学 Shoji Takeuchi 教授的研究团队开发出了人造皮肤覆盖的机器人手指。乍一看这根机器人手指,可能会让人吓一跳,然后疑惑:「这确实不是真人的手指吗?」
▲图片来自:Shoji Takeuchi
如果会有这些反应,其实正说明了它的仿生程度确实很高。实际上,这个皮肤模型上覆盖的真皮等效物正是由人的活细胞(成纤维细胞、角质形成细胞等)和细胞外基质(ECM)水凝胶(胶原蛋白等)制造的。
机器人手指要浸入胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞溶液中,这两种主要成分构成皮肤的结缔组织,且这种混合物拥有自然收缩的趋势,手指就像被上了一层「底漆」,也为人类表皮角质形成细胞提供了基础。
▲图片来自:Shoji Takeuchi
这个三关节的机器人手指,除了外观形态与质地十分接近真人皮肤,它的功能也与真人的皮肤类似。比如这个机器人手指像人的手指一样有防水性,并且表面上形成的水滴也能轻松擦掉,这样就能保护内部的电动马达等部件不被水影响。
不仅如此,它还能像人的手指一样伸直和弯曲。马达发出的咔哒配上动作和逼真的外观,让这个机器人手指看起来更像真的手指一样。
▲图片来自:Shoji Takeuchi
更重要的是,研究团队原本就是受到使用水凝胶对深度烧伤皮肤进行医学治疗的启发,因此覆盖在机器人手指的真皮等效物还能完成「自我修复」。
研究人员在测试中将机器人手指上的皮肤特地割下一小片,然后用胶原蛋白片覆盖。胶原蛋白片能够密封伤口,在培养 7 天后,移植的脱细胞胶原片与原本的真皮等效物之间的边界变得模糊,修复后的手指,胶原片与真皮等效物的粘附强度足以承受机械手指反复弯曲运动产生的拉伸应变。
▲图片来自:Shoji Takeuchi
当然,这种机器人手指的研究在寿命和功能化等方面还有许多需要完善的地方,比如它不能缺少来自循环系统的适当供水和因汗液分泌而局部润湿,目前只能待在有液体的培养基中。因此在真皮内和真皮下方建立灌注通道以模拟血管来供应水分,以及在皮肤中整合出汗腺体,是未来研究的重要方向。
▲图片来自:Shoji Takeuchi
另外,这种湿培养条件导致电子器件和布线的劣化也要注意。为了进一步提高机器人手指的功能和物理自主性,建立具有可灌注人工血管网络和生物相容性防水电子设备并存的架构同样是未来重要的重点,不仅要保持活体皮肤的生存能力,还要能够整合电子处理器、电机、传感器、电线、电池、通信模块等。
▲图片来自:Shoji Takeuchi
不过,这项研究的突破也不可否认。这证明了可以直接在机器人周围塑造皮肤组织,让皮肤直接生长在机器人部件上。还让「人造皮肤」有了硅胶皮肤没有的纹理与柔软质地,以及防水、随关节弯曲拉伸甚至是自我修复等类似于真人皮肤的外观与功能。
根据研究团队未来的计划,还想通过加入感觉神经元、毛囊、指甲和汗腺等开发更高级的版本,也想尝试对更大的结构进行覆盖。
▲ 图片来自:Shoji Takeuchi
值得一提的是,这项研究也许还有一项需要注意。它的研究目的里提到,类人机器人的部分任务需要类似人类的外观,以提高与人类进行信息交换的效率并唤起人们的喜爱。为了模仿人类的外观,开发具有逼真的人类皮肤色调和纹理的人形覆盖材料势在必行。
但假以时日,面对类人机器人,尤其是皮肤与真人如此接近的机器人,恐怕也避不开「恐怖谷理论」。人类或许喜欢像人的机器人,但这么像的机器人,真的还能让人喜欢吗?
身体类-梦见身体
梦见多指的手,预示会有贵客登门。解梦
梦见自己的手指变长了,预示生意兴隆,收入会增加。
梦见短手指,表示你生活困窘。经济拮据。
梦见特别长的手指,则暗示为人尖刻,生活中缺少人缘,恋爱不顺。
梦见扭曲的手指,表示你可能会通过不正当手段牟利。
梦见受伤的指头,预示你会遇到麻烦。
梦见缠着纱布的手指,暗示你会顺利摆脱险境。
梦见手指被烫伤,表示你会心生嫉妒。
梦见少了手指头,预示你会遇到无力控制的事情,或有钱财纠纷。
梦见手指被切断,暗示做梦人会失去非常珍贵的东西,要承受艰辛。
我把手上一大坨卫生纸慢慢拿下来,那截指头“吧嗒”一声掉在盘里
2019年冬天,我休了一周年假。之前的周末休息得很好,以至于我面对即将到来的假期没有任何欣喜和计划,几乎都想销假上班去。
没想到这几天假还真没“浪费”……
今天就是新菜刀的
出道舞台
为了积极贯彻休假精神,我在冬天的阳光里悠悠然地插了花、逛了街、买了书,去喜欢的露天餐吧吃了午餐……下午玩够了回到家,我突然感觉得做点家务,不然好像太不“顾家”了。
转头看见早晨买花时凑单买的生板栗,我不禁回忆起小时候妈妈用高压锅爆栗子的温馨场面。要是今天晚上,我儿子顶着冷风放学回家,也可以吃到妈妈亲手爆的热乎乎的栗子,那场景~多棒!
说干就干。洗栗子,在锅里倒一点油,把栗子放进去,盖盖子(不压阀)慢慢晃动锅,让栗子均匀受热……过了几分钟,怎么感觉锅里好像没有一点动静?是不是要调整一下操作?我突然想起来小时候妈妈做的时候好像要在栗子上开一个口,不然可能会炸……
于是,关火,降温,把栗子倒出来。我在用剪刀还是用菜刀之间犹豫了一下,感觉剪的话难度大,用菜刀划一个小口更方便。
我拿出了上周刚用信用卡积分换的轻巧菜刀。这里,此刻,就是它的出道舞台。
我把栗子平的那一面朝下,左手轻轻固定住,右手缓缓用劲儿,一边小幅下压刀一边轻轻前后拉动。很快,五六个栗子就被我开了口儿。我脑子里不禁飘过“工欲善其事,必先利其器”“不愧是新菜刀”“双XX牌质量诚不我欺”如此云云。
突然,右手的刀一滑,从圆溜溜的栗子上滑到了左手食指上。我赶紧回神,飞快回忆了一下刚刚右手的力道,和之前为数不多的切手经历,觉得左手食指上八成会有个口子。等低头一看,只一眼,我就感觉血都凉了——那是我从未见过的场面:手指尖断了一截。
辨认了一下上下正反
拼回手指上
恍惚了一瞬,我确认自己不是做梦后,就陷入了巨大的惊慌无措——好多血!先止血还是先打电话?去客厅拿纱布创可贴!可是放在哪儿了?切掉的那块手指头要保留好,别丢了。啊!那截手指头被我碰掉在地上了!
我揪着心、咬着牙把它捡起来,辨认了一下上下正反,拼到手指上,这时候血已经四处都是了(其实应该把断指保存在洁净、干燥、冷藏的环境中,详见文末链接——编者注)。画面之刺激让我的惊恐更上一层楼。我只好就近扯了一大团卫生纸,牢牢怼在食指上,压住。可是血又很快渗出来。再加一团!终于,看着不再往外渗血了。
左手紧紧攥住食指,我渐渐恢复了理智,接着单手打电话给家属老张:“喂,我把手指头切掉了一块,是掉了一块。你现在马上回家带我去医院。”
再打电话给老爸家保姆,王阿姨,拜托她过来帮帮忙。然后我开始用一只手努力收拾狼藉。刚刚太慌了,血沿路滴到厨房客厅地板上,到处都是。看表已经六点多了,儿子大概八点从学校回家,万一没擦干净……
等王阿姨赶来帮忙的时候,我正在把小血滩们擦成一大片,把阿姨吓了一跳。等老张回来时,我们已经进入墩布扫尾阶段了。我拿好医保卡,回头谢过阿姨,出门,上车单手系好安全带,对旁边还没反应过来的老张说:“走,去急诊。”
手指缝在肚子上?
还是先算了
医院不远,那天的急诊也没什么人。我碰到一个很利索的年轻医生,等老张把车停好,我已经挂完号,跟医生陈述完情况了。
医生带我去了处置室,拿出一个我中学做生物解剖实验时见过的盘子。我把手上裹的一大坨卫生纸慢慢拿下来,那截手指头就“吧嗒”一声掉在盘里了。此刻,老张才明白我的手指是真的掉了一块。我也才终于敢定睛看了一下——嗯,还有骨头茬呢。
打麻药,清理创口,缝针。光指甲上就有四针。医生说:“您这个伤介于需要断肢再植的边缘。如果再植,得去积水潭医院。如果就这么缝上等待自愈,断掉的部分大概率是不会活,但是会再生。也可以后期做腹部皮瓣手术,就是在腹部开个口,把手指头缝进去。”
我想象了一下那个场景,还是算了,先缝上吧。于是我和医生说:“明白,跟我估计的差不多,不然我就直接去积水潭了,我先好好养养,看看断的那截能不能活。”
都说十指连心,但是幸好,从头到尾我都没太觉得疼。缝完针还不到八点,我计算着回家还来得及煮个面。等儿子到家的时候,一派祥和安宁,唯一的变化就是我的手上多了偌大一坨纱布。
受伤后为数不多的照片之一丨作者供图
坏死的部分
好像变成了“保护壳”
四天后,第一次换药。断掉的那部分手指上还有一点点有血色的地方,医生说这块或许有希望能活,看看这点血供能不能救活它。
吃啥补啥?并不会丨作者供图
不幸的是,第二次换药时,断掉的那截手指已经全部变黑了。接下来只能指望再生了,虽然我也不知道那是一个什么样的过程。
剩下的几天年假变成了病假,我老老实实待在家。虽然没有剧痛,但还是很难受,加上那坨超有存在感的纱布,晚上实在睡不好,只能白天补觉。
那个假期的日程就是刷剧,补觉,刷剧,补觉。过了一个月,伤口开始发痒,我想也许那是新的组织在生长。坏死的部分好像变成了一个“保护壳”,下面会是什么呢?
过了三个月,我发现“保护壳”开始脱离,壳下面好像是新的带着皮肤的手指。
最终,经过半年的再生,我的左手食指尖和右手比,甲板和手指宽度实际损失了五分之一。
左右手的比较丨作者供图
切口在左手食指留下的痕迹丨作者供图
两年多过去了,现在触碰伤处还会有麻痛的不适感,不过除了这一点和外观,没有其他异样。
最后,感叹自己休假闲出来的这场劫难,和人体自我修复的神奇。
个人经历分享不构成诊疗建议,不能取代医生对特定患者的个体化判断,如有就诊需要请前往正规医院。
作者:我培你优
编辑:多多、代天医
题图来源:pixabay
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