Human-machine interfaces (HMIs) experience increasing requirements for intuitive and effective manipulation. Current commercialized solutions of glove-based HMI are limited by either detectable motions or the huge cost on fabrication, energy, and computing power. We propose the haptic-feedback smart glove with triboelectric-based finger bending sensors, palm sliding sensor, and piezoelectric mechanical stimulators. The detection of multidirectional bending and sliding events is demonstrated in virtual space using the self-generated triboelectric signals for various degrees of freedom on human hand. We also perform haptic mechanical stimulation via piezoelectric chips to realize the augmented HMI. The smart glove achieves object recognition using machine learning technique, with an accuracy of 96%. Through the integrated demonstration of multidimensional manipulation, haptic feedback, and AI-based object recognition, our glove reveals its potential as a promising solution for low-cost and advanced human-machine interaction, which can benefit diversified areas, including entertainment, home healthcare, sports training, and medical industry.

A piezoelectric MEMS energy harvester (EH) with low resonant frequency and wide operation bandwidth was designed, microfabricated, and characterized. The MEMS piezoelectric energy harvesting cantilever consists of a silicon beam integrated with piezoelectric thin film (PZT) elements parallel-arranged on top and a silicon proof mass resulting in a low resonant frequency of 36 Hz. The whole chip was assembled onto a metal carrier with a limited spacer such that the operation frequency bandwidth can be widened to 17 Hz at the input acceleration of 1.0 g during frequency up-sweep. Load voltage and power generation for different numbers of PZT elements in series and in parallel connections were compared and discussed based on experimental and simulation results. Moreover, the EH device has a wideband and steadily increased power generation from 19.4 nW to 51.3 nW within the operation frequency bandwidth ranging from 30 Hz to 47 Hz at 1.0 g. Based on theoretical estimation, a potential output power of 0.53 μW could be harvested from low and irregular frequency vibrations by adjusting the PZT pattern and spacer thickness to achieve an optimal design.

This paper presents the design, microfabrication, modeling and characterization of a piezoelectric energy harvester (PEH) system with a wide operating bandwidth introduced by mechanical stoppers. The wideband frequency responses of the PEH system with stoppers on one side and two sides are investigated thoroughly. The experimental results show that the operating bandwidth is broadened to 18 Hz (30–48 Hz) and the corresponding optimal power ranges from 34 to 100 nW at the base acceleration of 0.6g and under top- and bottom-stopper distances of 0.75 mm and 1.1 mm, respectively. By adjusting the mechanical stopper distance, the output power and frequency bandwidth can be optimized accordingly.

The aging process profoundly impacts the systemic milieu, with specific blood-borne factors playing critical roles in its regulation. Platelet Factor 4 (PF4), released by platelets, has emerged as a novel blood-borne factor that contributes to the rejuvenation of aging brains in rodents. However, the age-related disparity in PF4 levels in humans remains poorly understood. To explore the relationship between PF4 and the natural aging process in humans, we collected peripheral blood (PB) samples from young (23.40 ± 2.13 years, n = 15) and elderly (75.23 ± 4.19 years, n = 13) individuals, along with cord blood (CB) samples (n = 15). ELISA analysis revealed higher PF4 levels in platelet-rich plasma lysate from young PB compared with that from elderly PB. Consistent with this, qPCR results demonstrated the highest PF4 expression in young PB among the three groups. In addition, FACS analysis showed increased expression of CXCR3 in mononuclear cells of young PB, indicating a greater responsiveness to PF4. Finally, our RNA-sequencing analysis corroborated platelets as a sensitive element during the natural aging process, and indicated platelets play a pivotal role in antioxidant response during aging, as evidenced by significant enrichment of several age-related pathways. These findings reveal that, alongside PF4 levels, platelets undergo substantial alterations during aging. Taken together, our data identified age-related disparities in platelets and PF4-related elements during natural aging and underscored the potential of targeting platelet modulation as an intervention in the aging process.