科学：科学家研究新的触觉传感器，为佩戴者提供舒适的触觉？

你能感觉到指尖上有蚂蚁天线的触摸吗？这种新的触觉传感器可以和其发明者报告，有朝一日它可以整合到假肢中，为佩戴者提供舒适的触觉。

传感器将触摸压力转换为电信号，理论上可以被大脑感知。中国科学院宁波镇海的研究人员 昨天在“ 科学机器人 ”杂志上描述了他们的发明。

文献中描述了很多触摸传感器，但是这个传感器的灵敏度不在图表之列。它感知最微妙的触摸，包括风，微小的水滴和蚂蚁的行为。在该装置的测试中，当蚂蚁没有行走时，触觉传感器甚至检测到昆虫天线的触摸。

在数量上，灵敏度为120牛顿-1，检测限为10微牛顿，最小载荷为50微克顿，或比人体皮肤的感应阈值低1.25帕斯卡。“这是一种非常敏感的传感器，”约翰斯·霍普金斯大学的生物医学工程师Nitish Thakor说，他没有参与这项研究。

由李润伟在学院宁波材料技术与工程研究所领导的传感器发明者通过应用巨磁阻抗（GMI）物理学实现了这一壮举。

传感器由聚合物膜组成，其顶部表面具有磁性颗粒，内部集成有磁传感器，并带有气隙。当压力施加到表面时，膜向内变形，导致顶部的磁性颗粒向内部的感应磁传感器移动，感应磁传感器由巨磁阻材料制成。结果，穿过电感式传感元件的磁通量增加，并且传感元件的阻抗减小。由电感器和电容器组成的振荡电路并联应用，并用于将时域信号转换为频域信号。

Run-WeiLi的小组“已经创建了一个巧妙的电路，可以根据压力产生一个速率代码，”Thakor说。“我们的神经从我们的皮肤向脊髓发送信息，就像这些尖峰一样。它不会将其作为16位计算机代码发送，也不会将其作为模拟信号发送。它将其作为费率代码发送。所以这是一个不错的第一步。“

但Thakor表示，该设备在几个方面都不尽如人意。首先，“振荡并非真正模仿神经，”他说。攻击身体的感官编码需要大量记录实际的神经冲动，并进行大量实验以了解人工刺激产生的感觉。当我们触摸某些东西而我们的感觉神经感知到它时，电信号中的样子是什么样的？与我们的大脑沟通的电脉冲模式是什么？

作者没有对此进行调查，至少在本文中，他们也没有将设备整合到假肢上或将其连接到身体的通信系统。“工程师或传感器设计师可能会喜欢它，但神经科学家会很关键，”Thakor说。

其次，虽然传感器阵列是柔性的，但传感器的尺寸大致为直径约5毫米，这对于假手是不实用的。第三，传感器仅记录真正微妙的感觉。Thakor说，更强的压力会使它们饱和，因此传感器无法捕捉到全方位的人体触摸。

许多团体正致力于改善假肢与人体之间的电气连接，以期改善仿生肢体患者的体验。今年早些时候，Thakor及其同事报告了一种多层电子皮肤，使假肢能够感知并传递疼痛的感觉给其优雅的人类志愿者。为此，科学家们首先必须确定在志愿者的幻影手中引发疼痛所需的刺激模式，然后用神经信号的计算机模型产生的脉冲重新创建。

2015年，斯坦福的Zhenan Bao小组报告了一种灵活的有机晶体管电路，可将压力转换为数字频率信号。和达斯汀·泰勒的球队走出Case Western Reserve大学的，在克利夫兰，开发出了两位志愿者上臂截肢触摸的幻影手的感觉神经接口。该设备持续了一年多。

Run-WeiLi的小组制作了一个很棒的传感器，有可能与人体通信。现在让希望研究人员将它带到下一步并将其连接到截肢者实际可以使用的假肢上。