【南京醫(yī)科大學(xué)：開發(fā)基于自驅(qū)動(dòng)力學(xué)柵突觸晶體管的感內(nèi)存算觸覺傳感器】

生物力學(xué)信號(hào)的監(jiān)測對疾病的早期診斷和術(shù)后評估有重要意義，模擬皮膚機(jī)械感受器的機(jī)制感知力學(xué)信號(hào)也為觸覺重構(gòu)和多模態(tài)交互提供了新途徑。近年來，高靈敏的觸覺傳感器（電阻式、電容式、壓電式和摩擦電式等）發(fā)展迅速。然而，靈敏度的不斷提升會(huì)不可避免地導(dǎo)致傳感器對噪聲也同樣敏感，甚至可能降低器件的信噪比。

盡管一些信號(hào)分離方法或差分放大電路可以減少噪聲干擾，但他們通常需要復(fù)雜的迭代過程和額外的電路，增加了計(jì)算成本并限制了可識(shí)別的模式。更重要的是，即時(shí)感控的實(shí)際需求不僅需要傳感器能夠?qū)崟r(shí)捕獲和轉(zhuǎn)導(dǎo)力學(xué)信號(hào)，還需要對復(fù)雜序列信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的原位分析和識(shí)別。傳統(tǒng)傳感器缺乏感內(nèi)分析和近感計(jì)算能力，后續(xù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理通常由額外的存儲(chǔ)單元與信號(hào)處理單元完成，導(dǎo)致高時(shí)間延遲和能耗，阻礙了即時(shí)診斷和實(shí)時(shí)決策的生成。

近日，南京醫(yī)科大學(xué)胡本慧教授等人設(shè)計(jì)了一種基于自驅(qū)動(dòng)力學(xué)柵突觸晶體管的感內(nèi)存算觸覺傳感器（IMT），其具有可調(diào)的陡坡區(qū)域用于實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪功能，而無需信號(hào)分離算法和濾波電路。同時(shí)利用電子供體摻雜溝道誘導(dǎo)納米空腔，通過離子遷移遲滯增強(qiáng)器件非易失性（狀態(tài)保持時(shí)間>1000 s），賦予其感內(nèi)存儲(chǔ)能力。在臨床前研究中，實(shí)現(xiàn)了對不同模式力學(xué)信號(hào)（頻率、時(shí)序和持續(xù)時(shí)間）的判別以及對組織健康狀態(tài)的評估。此外，通過設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)電路實(shí)現(xiàn)了對震顫的低功耗（25.1 μW）實(shí)時(shí)檢測。