人體皮膚中有豐富的觸覺機(jī)械感受器，可以感受來自外界的壓力、剪切力、振動(dòng)、溫度等物理量。近年來，科學(xué)家一直致力于復(fù)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(hù)理和其他重要行業(yè)中有廣泛的應(yīng)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(guó)西北大學(xué)John A. Rogers/黃永剛&西湖大學(xué)姜漢卿&大連理工大學(xué)解兆謙聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)微型化的機(jī)電結(jié)構(gòu)，當(dāng)與皮膚結(jié)合時(shí)，能夠作為一個(gè)彈性儲(chǔ)能元件，且支持雙穩(wěn)態(tài)，自感知變形模式，實(shí)現(xiàn)了壓力、剪切力、振動(dòng)、動(dòng)態(tài)、靜態(tài)的無線低功耗感知的系統(tǒng)級(jí)高度集成，文章于2024年11月6日發(fā)表于《Nature》正刊上。針對(duì)特定種類的機(jī)械感受器作為分離的、可編程的感覺反應(yīng)的基礎(chǔ)，這種觸覺單元可以傳遞動(dòng)態(tài)、靜態(tài)刺激，法向或切向力。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究為跨越人體皮膚機(jī)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(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)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(gè)高密度通道，能夠呈現(xiàn)來自智能手機(jī)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(jī)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(dòng)觸覺和剪切力操作

圖4雙穩(wěn)傳感器陣列的系統(tǒng)級(jí)實(shí)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