全新穿戴裝置：讓你「觸碰」虛擬世界

由美國西北大學（Northwestern University）工程師團隊研發的一款新型穿戴裝置，能夠透過刺激皮膚，提供多種複雜的觸覺感受，包括震動、壓力與扭轉等。這款輕薄、柔軟的裝置能緊密貼合皮膚，帶來更真實且沉浸的感官體驗。除了適用於遊戲與虛擬實境（VR）領域，研究團隊也看好其在醫療保健的應用潛力。例如，幫助視障人士感知周遭環境，或為義肢使用者提供觸覺回饋。這項研究成果已發表於《自然》期刊。

這款裝置是西北大學生物電子學先驅John A. Rogers團隊的最新突破。研究團隊在2019年曾於《自然》期刊發表「表皮虛擬實境」（epidermal VR）技術，透過微型震動致動器陣列，將觸覺傳遞至大面積皮膚。而此次的新裝置則更進一步，其微型致動器不僅能提供垂直壓力，還能透過扭轉動作增強觸覺的真實感。

Rogers表示：「與2019年使用的簡單震動器相比，新裝置的致動器功能更強大，能在不同頻率下提供穩定的力量，且無需持續供電。」他目前擔任西北大學材料科學與工程、生物醫學工程及神經外科教授，並領導Querrey Simpson生物電子學研究所。

這款裝置由19個小型磁力致動器組成，排列成六角形陣列，並封裝在柔軟的矽膠網狀材料中。每個致動器能提供不同的觸覺感受，包括壓力、震動與扭轉。透過智慧型手機的藍芽技術，裝置能接收環境資料並轉化為觸覺回饋，例如將視覺資訊轉換為觸覺感受。

研究團隊採用了一種巧妙的雙穩態設計，讓裝置能在不消耗能量的情況下保持穩定狀態。當致動器下壓時，能量會儲存在皮膚與裝置內部結構中；當致動器回彈時，裝置則利用少量能量釋放儲存的能量。這種節能設計讓裝置能在單次充電後運作更長時間。

論文第一作者Matthew Flavin解釋：「我們利用皮膚的彈效能量來提升裝置效率，就像拉緊橡皮筋一樣，壓縮彈性皮膚會儲存能量，而我們能在提供觸覺回饋時重新運用這股能量。」Flavin目前擔任喬治亞理工學院電機與電腦工程助理教授。

為測試裝置效果，研究團隊讓健康受試者蒙上眼睛，測試他們避開障礙物、調整步伐以避免受傷，以及改變姿勢以保持平衡的能力。結果顯示，受試者在短暫訓練後，便能即時根據裝置提供的觸覺回饋調整行為。

Rogers進一步說明：「這套系統能利用智慧型手機的3D成像功能（LiDAR），將環境資料轉化為觸覺模式，提供一種基本的『視覺』功能。這種『感官替代』技術能為視障人士提供一種原始但有意義的環境感知能力，無需依賴視力。」

這項研究不僅為虛擬實境技術帶來突破，更為醫療輔助裝置開創了新的可能性，未來有望為更多有需要的人士提供實質幫助。