醫(yī)療機(jī)器人學(xué)作為非藥品治療或輔助藥品治療的方式已經(jīng)成為助力醫(yī)學(xué)發(fā)展的前沿學(xué)科。其中應(yīng)用較為廣泛的假肢與康復(fù)輔助器材已經(jīng)為部分病殘人士的生活質(zhì)量帶來一定程度的改善。但現(xiàn)有的硬質(zhì)醫(yī)療機(jī)器人（假肢，康復(fù)器材等）在作為與病殘人士直接交互的人機(jī)接口時(shí)，在安全性，舒適性，功能性等方面仍有很大的局限性與弊端。
近年來，基于軟材料與結(jié)構(gòu)的柔性電子與柔性器件發(fā)展迅猛，其高生物相容性，功能性，舒適性，低成本的特征使其在人機(jī)接口方面，尤其是相關(guān)醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。柔性器件在醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高用戶舒適性，使用安全性以及器件性能，拓展功能性與應(yīng)用領(lǐng)域，有望變革一些傳統(tǒng)醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展方向，助力新型醫(yī)學(xué)機(jī)器人的開創(chuàng)性發(fā)展。
近期，加州理工學(xué)院高偉教授團(tuán)隊(duì)在Advanced Materials 上發(fā)表題為“Flexible Electronics and Devices as Human-Machine Interfaces for Medical Robotics”的長篇綜述。本綜述首先從材料與結(jié)構(gòu)闡述柔性器件的優(yōu)勢；然后著眼于近十年來具有代表性的柔性人機(jī)接口研究工作，將其分為傳感、電生理記錄、信息處理與傳輸、致動(dòng)、刺激五大應(yīng)用領(lǐng)域以及多領(lǐng)域集成性系統(tǒng)，來詳盡闡釋柔性電子與器件在醫(yī)療機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域（尤以假肢與康復(fù)輔助機(jī)器人為主）的發(fā)展與應(yīng)用；最后提出若干領(lǐng)域發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)與相關(guān)潛在的解決方案。
圖1. 柔性電子器件作為人機(jī)接口在醫(yī)療機(jī)器人學(xué)中的代表性應(yīng)用。
材料與結(jié)構(gòu)部分包括力學(xué)與生化方面的生物相容性，功能性與性能表現(xiàn)，舒適性與便利性等需求導(dǎo)向的相關(guān)材料與結(jié)構(gòu)總結(jié)。傳感部分針對(duì)壓力，應(yīng)變，熱學(xué)，化學(xué)以及其它相關(guān)物化信息柔性傳感器的原理與應(yīng)用綜述與評(píng)論。電生理記錄部分面向于腦電，神經(jīng)電，肌電，心電，眼電等柔性侵入式與穿戴式生理電信號(hào)捕捉器件的形式與特征的總括。信息處理與傳輸部分涵蓋了傳感信號(hào)至生理信號(hào)的轉(zhuǎn)化，相關(guān)人工神經(jīng)元以及機(jī)器學(xué)習(xí)在傳感與致動(dòng)數(shù)據(jù)處理中的角色。致動(dòng)部分主要描述了基于氣動(dòng)，線驅(qū)動(dòng)，介電彈性體等軟體機(jī)器人的假肢與康復(fù)設(shè)備，以及基于焦耳效應(yīng)與派爾帖效應(yīng)的熱學(xué)致動(dòng)器。刺激部分闡述了典型的電學(xué)，光遺傳學(xué)等植入式刺激器，以及經(jīng)皮力學(xué)，震動(dòng)，電學(xué)等可穿戴式刺激器。系統(tǒng)集成部分中列舉了具有代表性的柔性假肢系統(tǒng)以及即位記錄與刺激平臺(tái)。觀點(diǎn)與展望部分總結(jié)并提出了柔性器件中有關(guān)生物相容性，性能表現(xiàn)，界面問題，人工智能，能源供應(yīng)，加工制造，以及系統(tǒng)集成的一些熱點(diǎn)問題以及潛在的解決方案。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202107902
