触摸感应手套感受压力

麻省理工学院的新传感器可在指尖检测到微小而快速的压力变化。当戴在丝绸手套上时，螺柱状组件有助于为医生创造一幅有价值的照片。

高度调谐传感器的发明者可以检测皮肤上的轻微振动，提供特定的压力图，有朝一日可以为患者提供一系列帮助，从简单的脉搏监测到复杂的运动功能恢复。

位于马萨诸塞州剑桥的团队设想将压力传感器不仅集成到触觉手套中，还集成到柔性粘合剂中，以跟踪心跳、血压和其他生命体征。

Nicholas Fang ，麻省理工学院机械工程教授，在最近的新闻稿中。

如何制作压力图

麻省理工学院的研究人员在手套的内部排列了内核大小的小型探测器，这些探测器旨在绘制压力的细微变化。手套会根据持有的物体生成特定的压力布局或地图。

例如，传感器手套记录了抓握的气球和烧杯之间的压力差。握住气球会在整个手掌产生相对均匀的压力信号，而握住烧杯会在指尖产生更大的压力。

该团队计划使用手套来识别其他任务的压力模式，例如用笔书写和处理其他家用物品。方教授表示，有朝一日，触觉辅助设备可以帮助运动功能障碍患者校准和加强他们的手部灵活性和抓地力。

“一些精细运动技能不仅需要知道如何处理物体，还需要知道应该施加多大的力，”方教授说。 “这款手套可以让我们更准确地测量对照组与从中风或其他神经系统疾病中恢复的患者的握力。”

Fang 和他的同事在Nature Communications 的一项研究中详细介绍了他们的结果 .该研究的合著者包括麻省理工学院的杜慧峰和王刘，以及中国南方科技大学 (SUSTech) 的郭传飞教授团队。

感知小东西

触觉传感器将传统的介电层替换为一种令人惊讶的天然成分：人体汗液。汗液中含有钠离子和氯离子，它们会积聚并有能力改变放置在皮肤上的两个薄而扁平的电极之间的电容。

麻省理工学院的团队通过添加一束细小的、弯曲的导电毛发来提高传感电极的灵敏度。实际上，纤细的、内核大小的传感电极内衬着数千根这样的金细丝，或“微柱”。

在他们的研究中，Fang 和发明人证明了传感器可以准确地测量微柱组响应各种力和压力而弯曲的程度。

当压力施加到电极的一角时，该特定区域的毛发会相应弯曲，并从皮肤中积聚离子；然后可以精确测量和映射离子的程度和位置。

传感器能够捕捉到人脉搏的细微相位，例如同一周期中的不同峰值。

“脉搏是一种机械振动，也会导致皮肤变形，我们感觉不到，但柱子可以拾取，”方说。

在技术简介的简短问答中 下面，Fang 详细解释了压力图的可能性，而不仅仅是脉搏。

技术简介 ：您认为这项技术最令人兴奋的应用或应用领域是什么？你觉得为什么这只手套如此重要？

教授。尼古拉斯·方 ：我们设想将高保真触觉反馈集成到织物和纺织品中将开辟新的医疗和保健设备应用，例如恢复触觉功能障碍患者的感官能力，还可能实现 VR/AR 游戏和培训。

技术简介 :为什么拍压力图如此重要？有了压力图后，您可以做什么？

教授。尼古拉斯·方 ：我认为智能手套测量的高分辨率压力图对运动伪影不敏感，可以为即时护理应用提供更准确的手和手指运动技能评估。我们的手套为持续监测手和手指的灵活性提供了机会[在活动期间]，例如拼图、分类珠子、折叠卡片、玩棋盘游戏或系鞋带。

技术简介中的更多传感器

来自 MIT 的机器人挖掘机手指使用触觉感应来识别地下物体。

一种“自我感知”的自供电传感材料可用于心脏支架、桥梁甚至空间。

可穿戴传感器通过全息图检测有毒气体。

技术简介 :是什么激发了你用汗水去感受？使用汗水有什么好处和坏处？

教授。尼古拉斯·方 :澄清一下，我们的手套在自然水合的皮肤上只需要极少量的汗水就可以发挥作用，这在生理条件下是我们的皮肤所满足的。

在我们的传感器设计中，我们受到了两个想法的启发。

一种是在昆虫身上发现的长毛传感器，例如游走的蜘蛛，它们具有惊人的触觉和地面振动感。

另一个是广泛应用于医疗保健的皮肤电极装置，我们的创新是利用碳布的规定变形、与水合皮肤保形接触的静电植绒 PET [聚对苯二甲酸乙二醇酯] 柱，以及这些植绒 PET微柱作为压力传感装置，对作用力的细微变化具有出色的灵敏度。

技术简介 :你接下来会用这个手套做什么？

教授。尼古拉斯·方 ：接下来，我们将评估智能手套上不同材料的纹理感知，以进一步增强人类的触觉，这对于抓握和操纵小物体很重要。

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