13 سپتامبر 2024 -توسط دانشگاه کالج لندن-رابط لمسی نوک انگشت. اعتبار: Nature Communications (2024). DOI:
یک دستگاه نوک انگشتی که حس تعامل با اشیاء واقعی را تقلید می‌کند و توسط تیمی به رهبری محققان UCL ساخته شده است، راه را برای کاربردهایی در تشخیص از دست دادن لمس، تماس‌های ویدیویی، جراحی رباتیک و مدیریت زباله‌های خطرناک هموار می‌کند.این مطالعه که در Nature Communications منتشر شده است، توسعه فناوری جدید مرتبط با لمس را توصیف می‌کند که امکان ارائه بازخورد واقعی در نوک انگشت انسان را فراهم می‌کند تا لمس را به‌طور طبیعی‌تر از دستگاه‌های قبلی شبیه‌سازی کند.طراحی واقعی‌تر این فناوری به این معنی است که به درک بهتر پیچیدگی‌های حس لامسه کمک می‌کند، با طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی که در حال حاضر در نظر گرفته شده‌اند.
یکی از کاربردهای بالقوه این فناوری، بهبود تشخیص بیمارانی است که از دست دادن لمس را تجربه می کنند. در حال حاضر، این بیماری توسط پزشک تشخیص داده می‌شود که با برس‌های تک الیافی با افزایش وزن، پوست را لمس می‌کند و از بیمار می‌پرسد که آیا می‌تواند آن را احساس کند، و نشان می‌دهد که از دست دادن حس در کجا قرار دارد و چقدر حاد است.
سیستم لمسی الهام‌گرفته از زیستی (BAMH) می‌تواند برای خودکار کردن این فرآیند، سرعت بخشیدن به آن، آزاد کردن زمان پزشکان و ارائه داده‌های تجربی بیشتر برای پایه‌گذاری تشخیص استفاده شود.
پروفسور Helge Wurdemann، نویسنده این مطالعه از UCL Mechanical Engineering، گفت: “سیستم BAMH توانایی ما را برای تعیین کمیت حساسیت – حداقل شدت محرک لازم برای درک لمس توسط انسان – و تمایز محرک ها در انگشتان انسان را افزایش می دهد. با کاهش ذهنیت روش‌های تشخیص فعلی، ما فکر می‌کنیم که سیستم می‌تواند این فرآیند را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.”
این تیم دارای تأییدیه اخلاقی برای انجام یک کارآزمایی بالینی برای آزمایش این برنامه است که در حال حاضر در حال راه اندازی است. یکی دیگر از کاربردهای بالقوه این فناوری، بهبود تکنیک های جراحی رباتیک است.
دکتر سارا آباد، نویسنده این مطالعه از UCL Mechanical Engineering، گفت: “جراحان می توانند تفاوت بین بافت سرطانی و بافت طبیعی را با دست خود احساس کنند، به عنوان مثال، که به آنها کمک می کند تا حاشیه های تومور را قبل از برداشتن آن مشخص کنند. اما اگر آنها عملیاتی را با استفاده از بازوهای رباتیک انجام دهند، چه در اتاق و چه از راه دور، این توانایی لمسی از بین می رود.ما فکر می‌کنیم که سیستم BAMH می‌تواند بخشی از این حس را بازگرداند، و امیدواریم در آینده نزدیک آزمایش‌های بالینی برای آزمایش این نظریه انجام دهیم.»
پیچیدگی درک لمس انسان مدت‌هاست که مانعی بر سر راه توسعه دستگاه‌های موثر مرتبط با لمس بوده است، که اغلب منجر به سیستم‌هایی می‌شود که برای ارائه بازخورد بصری و واقعی تلاش می‌کنند. سیستم BAMH، با الهام از نحوه عملکرد ادراک انسان، این چالش ها را با تحریک چهار نوع اصلی گیرنده لمسی در پوست انسان برطرف می کند.
پروفسور Wurdemann گفت: “حس لامسه انسان شامل احساساتی است که توسط چهار نوع گیرنده گرفته می شود، که به نسبت های مختلف در نواحی مختلف نوک انگشت وجود دارند. برخی در تشخیص لبه ها، به عنوان مثال، در حالی که برخی دیگر در تفسیر بافت بهتر هستند.” هنگامی که ما اشیاء را لمس می کنیم، ترکیب پیچیده ای از محرک ها را دریافت می کنیم که به ما در درک دقیق آنها کمک می کند.
سیستمی که ما توسعه داده‌ایم می‌تواند محرک‌های ثابت و ضربانی را در نقاط مختلف نوک انگشت، با سطوح شدتی که می‌تواند از آستانه حساسیت انسان کمتر یا بیشتر شود، تولید کند. گیرنده های پوست لمسی، امکان تجربه لمس را فراهم می کند که از نزدیک حس تعامل با اشیاء واقعی را در زندگی روزمره تقلید می کند.”
پالس های ارسال شده توسط سیستم BAHM در محدوده حساسیت 0 تا 130 هرتز گیرنده های لمسی پوست قرار دارند. این امکان فعال شدن دقیق‌تر گیرنده‌های لمسی را در نواحی جلویی، پایینی و جانبی انگشت فراهم می‌کند و در نتیجه حس دقیق‌تر و انتخابی‌تری ایجاد می‌کند.
این مطالعه همچنین نشان داد که حساسیت محرک‌ها در انگشتان انسان در نواحی مختلف نوک انگشت و در فرکانس‌های مختلف متفاوت است، که اهمیت ارائه نوع صحیح محرک به هر ناحیه از انگشت را برای دستیابی به تجربه واقعی‌تر و دقیق‌تر نشان می‌دهد.
دکتر آباد گفت: “سیستم های بازخورد لمسی موجود اغلب به کاربران نیاز دارند که تحت آموزش قرار بگیرند تا بتوانند محرک هایی را که تجربه می کنند به درستی تفسیر کنند، تا حدی به این دلیل که دامنه احساساتی که سیستم های موجود می توانند ارائه دهند محدود است و همچنین به دلیل سختی این چالش ما را بر آن داشت تا بپرسیم: چگونه می‌توانیم پوست را به گونه‌ای تحریک کنیم که بتوانیم بازخورد لمسی طبیعی تری را فعال کنیم و در نتیجه نیاز به آموزش گسترده کاربران را کاهش دهیم؟
برای پرداختن به این موضوع، ما یک رویکرد الهام‌گرفته از زیستی را اتخاذ کردیم، با تمرکز بر چگونگی درک ما از ویژگی‌هایی مانند لبه‌های جسم، بافت‌ها و کشش پوست.
فناوری به دست آمده راهی برای ترکیب لمس در تعاملات اجتماعی مجازی ما ارائه می دهد و همچنین می تواند به عنوان یک ابزار تشخیصی برای درک لمس برای بیمارانی که از دست دادن حساسیت را تجربه می کنند، عمل کند.
روز شنبه 14 سپتامبر، پروفسور Wurdemann و دکتر آباد گوامان نوآوری خود را در جشنواره علم بریتانیا که در دانشگاه شرق لندن برگزار می شود، ارائه خواهند کرد. شرکت کنندگان در جشنواره این فرصت را خواهند داشت تا از نزدیک احساس کنند که این فناوری چگونه احساسات دنیای واقعی را روی ساعد آنها شبیه سازی می کند و نشان می دهد که چگونه ارتباطات دیجیتال و زندگی واقعی می توانند به یکدیگر نزدیک شوند.
