新「皮膚」 新體驗
文 : 鄭智友/馮美玲
目前虛擬現實（VR）和擴增現實（AR）系統主要通過視覺和聽覺刺激來創造體驗，但與眼睛和耳朵相比，皮膚才是人體面積最大的感官系統。因此透過皮膚感應外界環境，能獲得更強烈的感覺體驗。
不一樣的「皮膚」
城大參與的跨院校研究團隊，成功研發出「皮膚集成觸覺介面」系統，可應用於社交媒體及遊戲娛樂、幫助義肢使用者感受外在環境，並可發展出供臨床應用的虛擬情景。
于欣格博士（前排左）及他的城大研究團隊。 研究成果最近於國際知名科學期刊《自然》發表，題為「皮膚集成無線觸覺介面的虛擬和擴增現實」。
論文第一作者、城大生物醫學工程學系助理教授于欣格博士說：「我們的目標是研發出媲美真皮膚的電子皮膚。與市面上同類設備相比，我們的新系統既輕且薄，可緊貼皮膚，而且不需要電線和電池。」
研究團隊採用新的材料、結構、能量傳輸策略和通訊方案，設計出這套系統。研究人員運用精巧的結構力學設計，將700餘個功能部件組成厚度小於3毫米的柔韌裝置。
省電、無線、可穿戴
這套系統通過緊貼皮膚的無線致動器，將能源轉換成機械動能，將觸覺刺激傳送到人體。
「電子皮膚」的不同層面包括：輕薄柔軟且可拉伸的內層，用於包覆功能層，可以緊貼皮膚；由矽膠保護的功能層，裏面有無線控制系統及互相連接的致動器；透氣布料外層，可直接結合到可穿戴衣物上。
研究團隊面對的難題之一是無線供電與信號傳輸。低功耗無線功能解決了這個難題，顯著提高了系統的操作距離。
于博士說：「提供觸覺震動的常規致動器，需要用100毫瓦左右的電能去傳輸訊息；但我們以無線射頻（RF）供電，只需低於2毫瓦便能傳輸訊息，並產生同等的機械震動。這不僅節省能源，使用者也免受電線牽絆，更加自由靈活。」
跨地域跨學科的科研成果
這項研究歷時兩年，涉及機械工程學、材料科學、生物醫學、物理學和化學等不同範疇。
于博士說：「最大的困難是將各種技術合而為一。生物醫學工程就是創造出前人覺得不可能的東西。」他感謝生物醫學工程學系提供研究平台，以及系主任孫東教授的大力支持。
研究團隊的其他成員分別來自美國西北大學、伊利諾伊大學厄巴納－香檳分校、賓夕法尼亞州立大學、英國布里斯托大學、清華大學及山東大學。
該研究獲得城大、西北大學、國家自然科學基金委員會及美國國家科學基金會的贊助。