南京醫科大學：開發基于自驅動力學柵突觸晶體管的感內存算觸覺傳感器

【南京醫科大學：開發基于自驅動力學柵突觸晶體管的感內存算觸覺傳感器】

生物力學信號的監測對疾病的早期診斷和術后評估有重要意義，模擬皮膚機械感受器的機制感知力學信號也為觸覺重構和多模態交互提供了新途徑。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）發展迅速。然而，靈敏度的不斷提升會不可避免地導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，但他們通常需要復雜的迭代過程和額外的電路，增加了計算成本并限制了可識別的模式。更重要的是，即時感控的實際需求不僅需要傳感器能夠實時捕獲和轉導力學信號，還需要對復雜序列信號進行重構以實現信號的原位分析和識別。傳統傳感器缺乏感內分析和近感計算能力，后續的數據存儲與處理通常由額外的存儲單元與信號處理單元完成，導致高時間延遲和能耗，阻礙了即時診斷和實時決策的生成。

近日，南京醫科大學胡本慧教授等人設計了一種基于自驅動力學柵突觸晶體管的感內存算觸覺傳感器（IMT），其具有可調的陡坡區域用于實現主動降噪功能，而無需信號分離算法和濾波電路。同時利用電子供體摻雜溝道誘導納米空腔，通過離子遷移遲滯增強器件非易失性（狀態保持時間>1000 s），賦予其感內存儲能力。在臨床前研究中，實現了對不同模式力學信號（頻率、時序和持續時間）的判別以及對組織健康狀態的評估。此外，通過設計關聯學習電路實現了對震顫的低功耗（25.1 μW）實時檢測。