作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/7/31 13:06:09
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速度快,强度高,耗能低
薄膜热电冷却器恢复病人幻肢冷感

 


一名假肢测试员使用新设备来确定哪一罐可乐最冷。图片来源:约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室

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。

 
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