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人體皮膚的多物理量觸覺感知功能，開發了眾多觸覺電子皮膚，可能在病人護理和其他重要行業中有廣泛的應用。在觸覺傳感方面，已有眾多Nature、Science子刊發表，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合團隊提出了一個微型化的機電結構，當與皮膚結合時，能夠作為一個彈性儲能元件，且支持雙穩態，自感知變形模式，實現了壓力、剪切力、振動、動態、靜態的無線低功耗感知的系統級高度集成，文章于2024年11月6日發表于《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，這種觸覺單元可以傳遞動態、靜態刺激，法向或切向力。系統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，集成了這些雙穩態傳感器陣列，作為一個高密度通道，能夠呈現來自智能手機的3D掃描和慣性傳感器的輸入。該系統的演示包括旨在改善視覺和本體感覺障礙患者生活質量的感覺替代。

圖1多感官反饋與電池供電的生物集成陣列雙穩態傳感器

圖2傳感器的機械特性和皮膚在維持雙穩定性中的作用

圖3傳感器的振動觸覺和剪切力操作

圖4雙穩傳感器陣列的系統級實現。

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