人体皮肤具有触觉感知功能，可以感受到外界的力刺激，是人类与外界交互的重要器官。然而，部分人群可能因为患病或神经受损等原因丧失部分触觉功能，需要通过表皮传感器件，帮助触觉功能障碍患者恢复触觉。

现有的传感器通常为复杂的多层结构，难以在皮肤上长期稳定贴附，透气性也不好，可能会带来皮肤炎症等问题，因此很难广泛推广和应用。

中国南方科技大学和麻省理工学院的研究人员设计了一款新型“电子皮肤”——基于皮肤电极传感结构（SEMS）的手套，能够精准地感知触摸并检测指尖脉搏等微弱的生理信号。SEMS结构简单，性能可靠，具有广阔的医疗保健应用前景，例如帮助触觉功能障碍患者恢复触觉，进行脉搏检测等。

该手套采用的皮肤电极传感结构（SEMS）有别于传统的触觉传感器，将皮肤作为电介质，两个电极分别放置于手臂上和手套上，构成闭合回路，利用人体皮肤角质层中的汗液离子，如Na+和Cl-，当金属电极与皮肤接触时，离子可以起到交换电信号的作用。

其实在皮肤上覆压电极来收集生物电信号，已广泛应用于医疗领域，如心电图监测，但该技术尚未用于触觉传感。

SEMS包含传感电极（SE）和反电极（CE），其中反电极是一片与皮肤高度贴合的薄金箔，贴在手臂上。传感电极采用微柱结构：电极上分布着数千根细长的微柱，当电极受压时，微柱弯曲，与皮肤接触面积增大，整个SEMS的电容随之增大。研究人员只需测量SEMS的电容即可计算相应的压力。

使用皮肤作为活性材料简化了传感器结构，与现有的表皮压力传感器相比，SEMS 不仅结构简单，还表现出更高的灵敏度和响应速度。SEMS的最大灵敏度约为纳米网传感器的83倍，响应速度约为13倍。

基于SEMS的手套共包含65个传感电极和一个反电极，传感电极分布在手套的不同位置。

在不同的皮肤水分条件下，该手套都能准确检测压力信号，还可以测量指尖脉搏等微小生理信号。

在实验过程中，几名志愿者轮流戴着手套完成不同任务，比如拿着气球和握住玻璃杯，研究人员收集相应的传感器数据，创建执行不同任务期间手套的压力云图，这些图展示了每项任务期间产生的压力模型。未来可以使用手套来识别更多任务的压力模型，例如用钢笔书写或抓握其他日常物品。

未来该技术也许可以应用于运动功能障碍患者的康复过程中，利用其对压力模型测量的精确性，不断调整患者手部灵活性和抓握力训练方案。

相信这一款结构简单、技能出众的电子皮肤将在医疗和康复领域有广阔的应用空间，帮助更多患者恢复触觉，恢复手部运动功能，让美好生活触手可及！

了解更多：https://www.nature.com/articles/s41467-021-24946-4

参考文献：Zhu, P., Du, H., Hou, X. et al. Skin-electrode iontronic interface for mechanosensing. Nat Commun 12, 4731 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24946-4