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人体皮肤中有丰富的触觉机械感受器，可以感受来自外界的压力、剪切力、振动、温度等物理量。近年来，科学家一直致力于复现人体皮肤的多物理量触觉感知功能，开发了众多触觉电子皮肤，可能在病人护理和其他重要行业中有广泛的应用。在触觉传感方面，已有众多Nature、Science子刊发表，但是Nature正刊却仍十分稀少。 近日，美国西北大学John A. Rogers/黄永刚&西湖大学姜汉卿&大连理工大学解兆谦联合团队提出了一个微型化的机电结构，当与皮肤结合时，能够作为一个弹性储能元件，且支持双稳态，自感知变形模式，实现了压力、剪切力、振动、动态、静态的无线低功耗感知的系统级高度集成，文章于2024年11月6日发表于《Nature》正刊上。针对特定种类的机械感受器作为分离的、可编程的感觉反应的基础，这种触觉单元可以传递动态、静态刺激，法向或切向力。系统的实验和理论研究为跨越人体皮肤机械特性的自然解剖变化的低能耗操作建立了基本原理和实践标准。一个无线的、皮肤舒适的触觉界面，集成了这些双稳态传感器阵列，作为一个高密度通道，能够呈现来自智能手机的3D扫描和惯性传感器的输入。该系统的演示包括旨在改善视觉和本体感觉障碍患者生活质量的感觉替代。![]()
图1 多感官反馈与电池供电的生物集成阵列双稳态传感器
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图2 传感器的机械特性和皮肤在维持双稳定性中的作用
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图3 传感器的振动触觉和剪切力操作
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图4 双稳传感器阵列的系统级实现。
- 原文题目：Bioelastic state recovery for haptic sensory substitution
- 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08155-9
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