醫療機器人學作為非藥品治療或輔助藥品治療的方式已經成為助力醫學發展的前沿學科。其中應用較為廣泛的假肢與康復輔助器材已經為部分病殘人士的生活質量帶來一定程度的改善。但現有的硬質醫療機器人（假肢，康復器材等）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，基于軟材料與結構的柔性電子與柔性器件發展迅猛，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，尤其是相關醫療機器人領域有著廣闊的應用前景。柔性器件在醫療機器人領域的應用有助于提高用戶舒適性，使用安全性以及器件性能，拓展功能性與應用領域，有望變革一些傳統醫療機器人領域的發展方向，助力新型醫學機器人的開創性發展。
近期，加州理工學院高偉教授團隊在Advanced Materials 上發表題為“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構闡述柔性器件的優勢；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、刺激五大應用領域以及多領域集成性系統，來詳盡闡釋柔性電子與器件在醫療機器人學領域（尤以假肢與康復輔助機器人為主）的發展與應用；最后提出若干領域發展中面臨的挑戰與相關潛在的解決方案。
圖1. 柔性電子器件作為人機接口在醫療機器人學中的代表性應用。
材料與結構部分包括力學與生化方面的生物相容性，功能性與性能表現，舒適性與便利性等需求導向的相關材料與結構總結。傳感部分針對壓力，應變，熱學，化學以及其它相關物化信息柔性傳感器的原理與應用綜述與評論。電生理記錄部分面向于腦電，神經電，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化，相關人工神經元以及機器學習在傳感與致動數據處理中的角色。致動部分主要描述了基于氣動，線驅動，介電彈性體等軟體機器人的假肢與康復設備，以及基于焦耳效應與派爾帖效應的熱學致動器。刺激部分闡述了典型的電學，光遺傳學等植入式刺激器，以及經皮力學，震動，電學等可穿戴式刺激器。系統集成部分中列舉了具有代表性的柔性假肢系統以及即位記錄與刺激平臺。觀點與展望部分總結并提出了柔性器件中有關生物相容性，性能表現，界面問題，人工智能，能源供應，加工制造，以及系統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
