加州理工学院高伟教授团队《Adv. Mater. 》综述：柔性电子器件作为人机接口在医疗机器人领域的研究进展

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医疗机器人学作为非药品治疗或辅助药品治疗的方式已经成为助力医学发展的前沿学科。其中应用较为广泛的假肢与康复辅助器材已经为部分病残人士的生活质量带来一定程度的改善。但现有的硬质医疗机器人（假肢，康复器材等）在作为与病残人士直接交互的人机接口时，在安全性，舒适性，功能性等方面仍有很大的局限性与弊端。

近年来，基于软材料与结构的柔性电子与柔性器件发展迅猛，其高生物相容性，功能性，舒适性，低成本的特征使其在人机接口方面，尤其是相关医疗机器人领域有着广阔的应用前景。柔性器件在医疗机器人领域的应用有助于提高用户舒适性，使用安全性以及器件性能，拓展功能性与应用领域，有望变革一些传统医疗机器人领域的发展方向，助力新型医学机器人的开创性发展。

近期，加州理工学院高伟教授团队在Advanced Materials 上发表题为“Flexible Electronics and Devices as Human-Machine Interfaces for Medical Robotics”的长篇综述。本综述首先从材料与结构阐述柔性器件的优势；然后着眼于近十年来具有代表性的柔性人机接口研究工作，将其分为传感、电生理记录、信息处理与传输、致动、刺激五大应用领域以及多领域集成性系统，来详尽阐释柔性电子与器件在医疗机器人学领域（尤以假肢与康复辅助机器人为主）的发展与应用；最后提出若干领域发展中面临的挑战与相关潜在的解决方案。

图1. 柔性电子器件作为人机接口在医疗机器人学中的代表性应用。

材料与结构部分包括力学与生化方面的生物相容性，功能性与性能表现，舒适性与便利性等需求导向的相关材料与结构总结。传感部分针对压力，应变，热学，化学以及其它相关物化信息柔性传感器的原理与应用综述与评论。电生理记录部分面向于脑电，神经电，肌电，心电，眼电等柔性侵入式与穿戴式生理电信号捕捉器件的形式与特征的总括。信息处理与传输部分涵盖了传感信号至生理信号的转化，相关人工神经元以及机器学习在传感与致动数据处理中的角色。致动部分主要描述了基于气动，线驱动，介电弹性体等软体机器人的假肢与康复设备，以及基于焦耳效应与派尔帖效应的热学致动器。刺激部分阐述了典型的电学，光遗传学等植入式刺激器，以及经皮力学，震动，电学等可穿戴式刺激器。系统集成部分中列举了具有代表性的柔性假肢系统以及即位记录与刺激平台。观点与展望部分总结并提出了柔性器件中有关生物相容性，性能表现，界面问题，人工智能，能源供应，加工制造，以及系统集成的一些热点问题以及潜在的解决方案。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202107902 

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