纤维MXene基于突触的仿生触觉神经系统用于多模式感知和记忆
Shuhui Ren1, Kaiyang Wang1, Xiaotong Jia1
1College of Electronic Information and Optical Engineering, Nankai University, Tianjin, 300071, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|February 8, 2024
概括
研究人员开发了一种纤维生物仿真触觉神经系统 (FBTNS),用于可穿戴应用. 这种灵活的FBTNS集成了感知和记忆,为先进的人机接口提供了潜力.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 生物医学工程 生物医学工程
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 生物模拟触觉神经系统 (BTNS) 对于可穿戴技术至关重要,因为它们的生物相似性,低功耗需求和集成感知-记忆能力.
- 现有的研究主要集中在平面BTNS上,对纤维BTNS (FBTNS) 的探索有限,这些BTNS提供了卓越的灵活性,可编织性和整合潜力.
研究的目的:
- 提出和开发一种具有多式传感和记忆功能的新型纤维生物模拟触觉神经系统 (FBTNS).
- 为了证明FBTNS能够感知刺激,产生突触反应,并表现出突触可塑性,用于记忆模拟.
- 将FBTNS集成到触摸阵列的织品中,使生物模拟触摸感知和人类与计算机交互的临时记忆成为可能.
主要方法:
- 通过将纤维聚乳酸 (PLA) /Ag/MXene/Pt人工突触与MXene/EMIMBF4离子导电弹性弹性体相结合,制造FBTNS.
- 描述FBTNS的感觉反应,包括响应时间和功耗.
- 在机械和电刺激下评估突触可塑性,并集成到基于织的触觉阵列中.
主要成果:
- 该FBTNS成功地感知了外部刺激,并产生了短响应时间 (23毫秒) 和低功耗 (17nW) 的突触反应.
- 该设备在机械和电气刺激下表现出显著的突触可塑性,有效模拟记忆功能.
- 织物集成的FBTNS阵列证明了生物仿真触觉感知和临时记忆的成功实施.
结论:
- 开发的FBTNS有效地产生仿生突触信号,作为人工触觉传感信号.
- 这种纤维系统提供了一个带有集成感知和内存的织物电子单元,用于人机交互.
- FBTNS具有创造轻量级和舒适的大脑与计算机接口的巨大潜力.
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