UCLの研究者が率いるチームによって開発された、実際の物体と対話する感覚を厳密に模倣する指先デバイスは、触覚喪失の診断、ビデオ通話、ロボット手術、危険廃棄物の処理への応用への道を切り開きます。

研究、出版されたでネイチャーコミュニケーションズ、新しいものの開発について説明します。触る関連テクノロジーにより、人間の指先にリアルなフィードバックを提供し、以前のデバイスよりも自然にタッチをシミュレートできます。

このテクノロジーのデザインがより本物に近いということは、私たちの触覚の複雑さをよりよく理解するのに役立つことを意味しており、すでに幅広い応用が検討されています。

この技術の潜在的な応用例の 1 つは、接触を失った患者の診断を改善することです。現在、この症状は、臨床医が重さを増した単繊維ブラシで皮膚に触れ、患者にそれを感じるかどうか尋ねることによって診断され、感覚喪失の場所とそれがどれほど深刻であるかを示しています。

Bioinspired haptic (BAMH) システムを使用すると、このプロセスを自動化し、プロセスを高速化し、臨床医の時間を解放し、診断の基礎となるより多くの経験的データを提供することができます。

UCL機械工学の研究著者であるヘルゲ・ウルデマン教授は、「BAMHシステムは、感度（人間が接触を知覚するために必要な最小刺激強度）と人間の刺激の区別の両方を定量化する能力を強化する」と述べた。現在の診断方法の主観性を軽減することで、このシステムはこのプロセスを大幅に改善できると考えています。」

チームは、このアプリケーションをテストする臨床試験を実施するための倫理的承認を得ており、現在準備中です。この技術のもう 1 つの潜在的な用途は、ロボット手術技術の改善です。

UCL機械工学の研究著者であるサラ・アバド博士は、「外科医は、例えば、癌組織と正常組織の違いを手で感じることができ、それは腫瘍を切除する前に腫瘍の縁を定義するのに役立つ」と述べた。しかし、室内または遠隔地でロボットアームを使用して手術を行っている場合、この触覚能力は失われます。

「私たちはBAMHシステムがその感覚の一部を取り戻すことができると考えており、近い将来にこの理論をテストするための臨床試験を実施したいと考えています。」

人間のタッチ知覚の複雑さは長い間、効果的なタッチ関連デバイスの開発の障壁となっており、多くの場合、直感的で現実的なフィードバックを提供するのに苦労するシステムが生じています。BAMH システムは、人間の知覚の機能にインスピレーションを得て、人間の 4 つの主要なタイプの接触受容体を刺激することでこれらの課題に対処します。人間の皮膚。

ウルデマン教授は、「人間の触覚には、指先のさまざまな領域に異なる割合で存在する4種類の受容体によって捉えられる感覚が含まれています。たとえば、エッジの検出に優れている受容体もあれば、テクスチャの解釈に優れている受容体もあります」と述べた。私たちが物体に触れるとき、私たちはそれらを正確に認識するのに役立つ複雑な組み合わせの刺激を受けています。

「私たちが開発したシステムは、人間の感度の閾値を下回ったり超えたりする強度レベルで、指先のさまざまな点で静的刺激とパルス状刺激の両方を生成できます。重要なのは、これらの刺激は一定の範囲内で伝達されることです。」周波数範囲これは皮膚の接触受容体の感度と一致しており、日常生活で実際の物体と対話する感覚を厳密にエミュレートするタッチ体験を可能にします。」

BAHM システムによって送信されるパルスは、皮膚の接触受容体の 0 ～ 130 ヘルツの感度範囲内にあります。これにより、指の前部、底部、側面の領域にわたるタッチ受容体のより正確な活性化が可能になり、より正確で選択的な感覚が得られます。

また、この研究では、人間の指の刺激の感度が指先の領域や周波数によって異なることも判明し、より現実的で正確な体験を実現するには、指の各領域に正しい種類の刺激を与えることの重要性が強調されました。

アバド博士は、「既存のタッチフィードバックシステムでは、ユーザーが経験している刺激を正しく解釈できるようにトレーニングを受けることが必要になることが多い。その理由の一つは、既存のシステムが提供できる感覚の範囲が限られているためであり、また、タッチフィードバックシステムの剛性のためでもある」と述べた。この課題により、私たちは、より自然なタッチ フィードバックを可能にして、広範なユーザー トレーニングの必要性を軽減できる方法で皮膚を刺激するにはどうすればよいかという疑問を抱きました。

「これに対処するために、私たちは生物からインスピレーションを得たアプローチを採用し、物体のエッジ、テクスチャー、皮膚の伸びなどの特徴の認識が皮膚内の 4 つの主要なタイプの受容体にどのように依存しているかに焦点を当てました。その結果得られたテクノロジーは、タッチを組み込む方法を提供します。私たちの仮想的な社会的相互作用に組み込まれ、感度の低下を経験した患者の接触知覚の診断ツールとしても機能します。」

9月14日土曜日、ウルデマン教授とアバド・グアマン博士が革新的な研究成果を発表します。英国科学フェスティバルイーストロンドン大学で開催されました。フェスティバルの参加者は、このテクノロジーが前腕で現実世界の感覚をどのようにシミュレートするかを直接感じる機会があり、デジタルと現実のつながりがどのように近づくことができるかを示します。