人體皮膚中有豐富的觸覺機械感受器，可以感受來自外界的壓力、剪切力、振動、溫度等物理量。近年來，科學家一直致力于復現(xiàn)人體皮膚的多物理量觸覺感知功能，開發(fā)了眾多觸覺電子皮膚，可能在病人護理和其他重要行業(yè)中有廣泛的應用。在觸覺傳感方面，已有眾多Nature、Science子刊發(fā)表，但是Nature正刊卻仍十分稀少。

近日，美國西北大學John A. Rogers/黃永剛&西湖大學姜漢卿&大連理工大學解兆謙聯(lián)合團隊提出了一個微型化的機電結(jié)構(gòu)，當與皮膚結(jié)合時，能夠作為一個彈性儲能元件，且支持雙穩(wěn)態(tài)，自感知變形模式，實現(xiàn)了壓力、剪切力、振動、動態(tài)、靜態(tài)的無線低功耗感知的系統(tǒng)級高度集成，文章于2024年11月6日發(fā)表于《Nature》正刊上。針對特定種類的機械感受器作為分離的、可編程的感覺反應的基礎(chǔ)，這種觸覺單元可以傳遞動態(tài)、靜態(tài)刺激，法向或切向力。系統(tǒng)的實驗和理論研究為跨越人體皮膚機械特性的自然解剖變化的低能耗操作建立了基本原理和實踐標準。一個無線的、皮膚舒適的觸覺界面，集成了這些雙穩(wěn)態(tài)傳感器陣列，作為一個高密度通道，能夠呈現(xiàn)來自智能手機的3D掃描和慣性傳感器的輸入。該系統(tǒng)的演示包括旨在改善視覺和本體感覺障礙患者生活質(zhì)量的感覺替代。

圖1多感官反饋與電池供電的生物集成陣列雙穩(wěn)態(tài)傳感器

圖2傳感器的機械特性和皮膚在維持雙穩(wěn)定性中的作用

圖3傳感器的振動觸覺和剪切力操作

圖4雙穩(wěn)傳感器陣列的系統(tǒng)級實現(xiàn)。

原文題目：Bioelastic state recovery for haptic sensory substitution

論文第一作者：Matthew T. Flavin

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08155-9

來源：柔性傳感器