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来源：网络消息
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在科技日新月异的今天，人类对自然界的探索与理解不断迈向新的高度，而生物医学工程领域的突破更是为人类的健康和生活质量带来了前所未有的变革。近日，一项由大连理工大学力学与航空航天学院、工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室的解兆谦教授，携手美国西北大学的John A. Rogers教授课题组、黄永刚教授课题组，以及西湖大学的姜汉卿教授课题组共同完成的科研成果，在国际顶级期刊《自然》（Nature）上发表，题为“基于生物弹性状态恢复的触觉感官替代”（Bioelastic state recovery for haptic sensory substitution）。这一研究不仅标志着触觉传感技术的重大进步，更为视觉障碍者、平衡感受受损患者以及糖尿病脚部感官缺失患者等群体带来了福音。
触觉，作为人类感知外界环境的重要方式之一，对于维持日常生活、避免危险、执行精细操作等方面具有不可替代的作用。然而，对于视力障碍者而言，缺失的视觉信息需要通过其他感官进行补偿；对于平衡感受受损的患者，如老年人或服用某些药物后的人群，稳定的站立和行走成为挑战；而对于糖尿病等慢性疾病导致的脚部感官退化患者，预防跌倒和足部损伤尤为关键。因此，开发一种能够有效替代或增强触觉感官的技术，具有重大的社会意义和临床应用价值。
解兆谦教授及其合作团队的研究，正是基于这样的背景应运而生。他们发明了一种全新的无线、低功耗、多刺激模式触觉皮肤电子器件，该器件的核心在于其独特的力-电-磁控制的双稳态及压扭耦合结构力学设计。这一设计使得器件能够根据不同的外力作用（如动态和静态的法向力、剪切力），以不同的模式激励皮肤下的触觉机械感受器，从而模拟出丰富的触觉体验。
具体而言，该触觉皮肤电子器件的工作原理如下：首先，通过集成的传感器捕捉外界信息，如智能手机的LiDAR技术感知前方障碍物，或IMU监测用户的身体姿势变化；随后，这些信息被转化为电信号，通过内置的电路系统控制器件的力学状态变化；最终，通过双稳态及压扭耦合结构，实现对皮肤触觉感受器的多模式激励，将信息以触觉的形式反馈给使用者。
在人体测试实验中，这一技术的潜力得到了充分展现。对于视力障碍者，结合智能手机的LiDAR技术和触觉皮肤电子器件，能够实时感知并反馈前方障碍物的位置和距离，提供精确且可靠的导航指引，极大地提高了他们的行动自由度和安全性。对于平衡感受受损的患者，IMU实时监测身体姿势变化，并与触觉皮肤电子器件协同工作，模拟出地面倾斜、不平整等感觉，帮助他们在行走时保持平衡，减少跌倒风险。而对于糖尿病脚部感官缺失的患者，IMU精准追踪脚步方向和地面相对角度，结合触觉皮肤电子器件，能够实时反馈脚步位置和步态信息，辅助他们调整步态，有效预防跌倒，实现对脚部感官功能的精准替代。
这一研究成果不仅为触觉感官替代技术开辟了全新的路径，也为生物医学工程、康复医学、人机交互等多个领域带来了深远的影响。随着技术的不断成熟和应用的深入拓展，我们有理由相信，这一技术将在未来几年内逐步进入临床应用阶段，为成千上万的患者带来实质性的帮助。
此外，该技术的成功也为其他感官替代技术的研究提供了有益的启示。例如，通过类似的原理，我们可以探索听觉、嗅觉等感官的替代方案，为更多特殊需求人群提供全面的感官补偿。同时，这一技术也为智能穿戴设备、虚拟现实、增强现实等前沿科技的发展提供了新的思路和技术支持。
解兆谦教授及其合作团队在《自然》上发表的这一研究成果，不仅是生物医学工程领域的一次重大突破，更是人类科技进步和人文关怀的完美结合。它让我们看到了科技在改善人类生活质量、促进社会公平与和谐方面的巨大潜力。随着技术的不断进步和应用的深入推广，我们有理由相信，一个更加包容、更加美好的社会正在向我们走来。在这个过程中，科技将始终是我们最坚实的后盾和最强大的动力源泉。
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