醫(yī)療機器人學(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接口時，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接口方面，尤其是相關(guān)醫(yī)療機器人領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。柔性器件在醫(yī)療機器人領(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)療機器人領(lǐng)域的發(fā)展方向，助力新型醫(yī)學(xué)機器人的開創(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、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)療機器人學(xué)領(lǐng)域（尤以假肢與康復(fù)輔助機器人為主）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接口在醫(yī)療機器人學(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至生理信號的轉(zhuǎn)化，相關(guān)人工神經(jīng)元以及機器學(xué)習(xí)在傳感與致動數(shù)據(jù)處理中的角色。致動部分主要描述了基于氣動，線驅(qū)動，介電彈性體等軟體機器人的假肢與康復(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，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。觀點與展望部分總結(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)集成的一些熱點問題以及潛在的解決方案。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202107902
