形貌、性质、功能、应用各异的人机接口在近十年内蓬勃发展，在医疗、娱乐、工业、家庭领域日渐产生变革性的影响。作为非药品或辅助药品治疗的重要方式——医疗机器人领域同样亟需功能、性能、性质适当的人机接口，来作为直接与病患交互的媒介，用以感知来自人体生理或是外界环境的信息，执行特定治疗与预期运动、处理与传输感知与控制信息。
医疗机器人领域人机接口的首要考虑因素为生物相容性，现有的部分硬质人机接口力学，生化方面存在一定的安全性、功能性、舒适性等劣势。基于柔性材料与结构设计的柔性电子与软体器件因具有力学、生化、舒适、功能、性能方面的优势，或将成为新一代人机接口在医疗机器人领域发展的主要方向。
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。文章的第一作者是加州理工学院博士研究生衡文正和Samuel Solomon。本综述主要分从材料与结构、传感、电生理记录、信息处理与传输、致动、刺激、集成性系统、挑战与展望部分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）作为人机接口的性质、原理、功能、应用。
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。
材料与结构部分主要针对材料与结构在力学与生化方面的生物相容性，功能性与性能表现，舒适性与便利性等进行总结。传感部分介绍了各种物理、化学柔性传感器的原理以及其在相关人体内信息与外界环境信息的感知应用。电生理记录部分面向于柔性侵入式与穿戴式电极在脑电、神经电、肌电、心电、眼电等生理电信号的记录捕捉。信息处理与传输部分涵盖了传感器信息、人体信息、致动器控制信息三者之间通信与转化，以及机器学习在柔性电子信息处理中的作用。致动部分主要描述了不同致动机理的软体机器人工作原理和相关医疗机器人应用，以及热学致动器在热疗、仿生、反馈领域的应用。刺激部分阐述了典型的柔性电学、光遗传学刺激性神经接口，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感知与致动系统性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。
Flexible Electronics and Devices as Human-Machine Interfaces for Medical Robotics
Wenzheng Heng, Samuel Solomon, Wei Gao
Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202107902
高伟教授现为加州理工学院医疗工程系助理教授，2007年本科毕业于华中科技大学机械学院，2009年于清华大学精密仪器系获得硕士学位，2014年从加州大学圣地亚哥分校获得化学工程博士学位。2014年至2017年期间，在加州大学伯克利分校电子工程与计算科学系开展博士后工作研究。高伟教授现为Science Advances 期刊副主编，曾获评美国海军研究总署青年科学家奖、斯隆研究奖、IEEE EMBS青年成就奖，IEEE传感器理事会技术成就奖，世界经济论坛青年科学家, 美国化学会青年研究员奖等诸多奖项，入选MIT《技术评论》TR35榜单。他的研究方向包括可穿戴设备、生物传感器、柔性电子、微纳机器人与纳米医学等。
https://www.x-mol.com/university/faculty/49732
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