Tactile sensory coding and learning with bioinspired optoelectronic spiking afferent nerves

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15105-2

机械感官、神经元和突触在躯体感官系统中的集成与合作使人类能够有效地感知和处理触觉信息。受生物体质感官系统的启发，该研究报告了一种光电尖刺神经，具有神经编码、感性学习和记忆能力，可以模仿触觉感应和处理。该研究的系统通过模拟生物SA-I过敏神经，该系统通过多个基于MXene的受体检测压力信息，通过将发光二极管（LED）与振荡器和边缘探测器（作为特殊的模拟到数字转换器，ADC）将检测到的信息转换为光学尖峰。然后使用光电子突触 （OE 突触） 集成编码光学尖峰，这是基于 ITO/ZnO/NSTO的突触光记忆器。该系统中，由于非接触集成的优点，使用分布式受体和突触光记忆器之间的光通信。这允许通过光学尖峰处理多个感官输入，提供从前神经元的各种轴突终端到通过突触的后神经元树突的多个动作电位集成的简单模拟。随着速率编码和时间编码的实施，作为两个主要的生物神经编码原理，光电子尖刺神经不仅能够检测、组合和区分同时的压力输入，而且能够识别莫尔斯编码、盲文字符和物体运动。此外，随着功能提取（编码）的实现，以及在减少维度的架构中学习，系统能够识别和记忆手写字母和单词。。此外，通过尺寸降低功能提取和学习，该系统可以识别和记忆手写字母和单词，为电子皮肤、神经机器人和人机交互技术提供了一种很有前途的方法。

Digital electronics in fibres enable fabric-based machine-learning inference

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23628-5

数字设备是任何现代电子系统的基本组成部分。包含数字设备的光纤可使具有数字系统功能的织物能够应用于生理监测、人机界面和机身机器学习。在这项研究中，使用可扩展的预成形到光纤方法，可生产数十米的柔性光纤，其中包含数百个穿插式数字温度传感器和内存设备，内存密度为 7.6 × 10⁵位每米。整个设备组合可单独处理，并通过光纤边缘的单个连接独立操作，克服了常年单光纤单设备限制，提高了系统可靠性。数字纤维在衬衫中整合后，在多天内收集和存储体温数据，并通过训练有素的神经网络，通过存储在纤维内的 1650 个神经元连接，实时推断佩戴者活动，准确率为 96%。在各种应用中，功能纤维和织物与人体非常接近，包括自动药物输送，在光纤中测量和存储数字信息的能力也包含推理算法，神经接口，个人热管理，和织物计算。

Ultrastretchable and Washable Conductive Microtextiles by Coassembly of Silver Nanowires and Elastomeric Microfibers for Epidermal Human−Machine Interfaces

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmaterialslett.1c00128

电子纺织品为新兴的电子技术提供了令人兴奋的机会，这些技术具有与人体亲密互动的特点。在各种功能部件中，可伸缩的导电织物是支持传感器、互连器和电触点发展的关键材料。本研究采用银纳米线与TPU微纤维自下而上共组装的方法合成了导电织物。通过将银纳米线和弹性体微纤维同时组装成无纺布多孔结构，制造导电纺织品，该结构具有高导电性(> 5000s cm1)，巨大的延展性(600%)，以及优良的循环耐久性。与以往的组装策略不同，单个热塑性聚氨酯(TPU)微纤维被共形涂覆一层AgNW网络，以建立金属导电性。独特的结构使AgNW网络沿着微纤维支架产生连贯变形，有效地适应拉伸变形，以实现增强的拉伸能力。AgNW网络在单个TPU微纤维上的共形覆盖会产生相干变形，以减轻实际应变，提高拉伸性能和耐久性。所制备的导电微织物具有一系列理想的性能，包括优异的导电性能(5000 S cm^-1)，优异的拉伸性能(600%应变)，柔软的机械性能，透气性和可水洗性。通过制作集成的多通道肌电信号记录表皮传感套，作为智能人机界面，支持机器学习算法驱动的实时手势识别。本研究报告的导电纺织品非常适合服装集成电子产品，在健康监测、机器人假肢和竞技运动方面有潜在的应用前景。