化学触觉：通过局部刺激物呈现触觉感受

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我们提出了一类新的触觉设备，通过向用户皮肤递送液体刺激物来提供触觉感受；我们称之为化学触觉。吸收这些含有安全小剂量关键活性成分的刺激物后，用户皮肤中的受体被化学触发，产生独特的触觉感受。我们识别出五种可以产生持续触觉感受的化学物质：刺痛（山椒素）、麻木（利多卡因）、刺痛（肉桂醛）、温暖（辣椒素）和凉爽（薄荷醇）。为了使我们的新方法能够在各种设置中应用（如 VR），我们设计了一个自包含的可穿戴设备，可以佩戴在用户身体的任何部位（如面部、手臂、腿部）。作为软硅胶贴片实现，我们的设备使用微型泵将液体刺激物推送到向用户皮肤开放的通道中，使局部刺激物在通过时被皮肤吸收。我们的方法带来了两个独特的好处。首先，它能够产生现有触觉设备无法实现的感受，如麻木。其次，我们的方法提供了一条新途径，通过皮肤的化学受体，使用单个致动器实现多种触觉感受，而这原本需要组合多个致动器（如 Peltier、振动电机、电刺激）。我们通过两项研究评估了我们的方法。在第一项研究中，我们表征了每种化学物质引起的感受的时间曲线。利用这些见解，我们设计了五个利用化学触觉的交互式 VR 体验，在我们的第二项用户研究中，参与者评价这些带化学触觉的 VR 体验比不带化学触觉的更具沉浸感。最后，作为探索皮肤上化学触觉使用的首批工作，我们为设计师如何将我们的方法应用于交互式体验提供了建议。