The Innovation | 可触摸的味觉传感

目前,大多数现有的物体识别程序仅具备单一检测功能,实现味觉和触觉的同时检测面临巨大挑战。




最新的两篇研究论文“Bionic Tactile-Gustatory Receptor for Object Identification Based on All-Polymer Electrochemical Transistor”和 “Touchable Gustation via a Hoffmeister Gel Iontronic Sensor”,分别使用一种生物相容性全聚合物有机电化学晶体管作为触觉-味觉受体,以及提出一种具有霍夫梅斯特效应的化学-机械界面策略,通过不同物质产生的转导信号差异,在不需要复杂的制造工艺和连接电路的情况下,依靠单个传感器实现可触摸的味觉传感,这将为触觉和味觉感知提供特殊功能,为人机交互、人形机器人、临床治疗或运动训练优化提供帮助。


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如图1所示,第一篇论文首次设计了一种生物相容性全聚合物有机电化学晶体管(AECT),将其作为触觉-味觉受体以识别物体,类似于生物体中神经递质的转运功能,当受到外部刺激时,AECT中的离子向通道移动,当接触不同的材料时,手指携带不同的电荷,这就成为了施加在AECT上的栅极电压。基于这一特性,AECT能够识别接触的不同材料。

第二篇论文提出了一个离电传感器装置,主要采用导电水凝胶作为凝胶离子传感器的介电层,研究水凝胶的Hofmeister效应,实现了凝胶对化学共溶剂弹性模量的定量描述。使用凝胶离子传感器实现了对各种阳离子、阴离子、氨基酸和糖类等物质的区分、分类和定量分析。Hofmeister效应调节的化学-机械界面实时响应并将生物/化学信号转换为电信号输出。两者都是基于不同味觉物质产生的信号存在差异,通过转导出的电信号差异从而进行味觉物质的识别,最终实现可触摸的味觉传感


总结与展望



这两项研究展示了基于全聚合物电化学晶体管和Hofmeister凝胶离子电子传感器的新型仿生传感技术,建立了生物/化学-机械转导界面实时响应,并将生物/化学信号转换为电信号输出,实现了可触摸的味觉传感。生物传感与电子技术的联合应用,为生物传感器和人机交互的发展开辟了新的可能性,在医疗、类人机器人、运动训练等领域提供了前所未有的潜力。





邱 琳  北京科技大学

卢 东  香港理工大学





引用格式:He Z., Chen Y., Cheng N., et al. (2024). Touchable gustatory sensing. The Innovation 5(5), 100688.



作者简介

李风煜,暨南大学化学与材料学院教授,国际电工协会印刷电子标准委员会专家。主要从事高效复杂系统分析、聚合物光子晶体与柔性电子器件的研究。发表SCI论文60余篇,影响因子大于10的期刊论文18篇,15次被选为期刊的封面/内封面文章。申请中国发明专利15项,授权5项,国际专利2项。2015年作为首批中国专家,在国际印刷电子标准委员会中提交中国首个印刷电子国际标准(关于印刷边界波浪起伏测定)。2015年作为执笔人参与起草中国印刷及设备器材工业协会《中国印刷产业技术发展路线图》。2015年中国科学院科技促进发展奖二等奖(第九完成人);2016年北京市科学技术奖一等奖(第二完成人)。




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The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家;已被151个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中科院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2,2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation在海内外各平台推广作者文章。

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