ノースウェスタン大学、皮膚触覚センサーを模倣するウェアラブルを開発

ノースウェスタン大学、クック郡、IL

ノースウェスタン大学のエンジニアたちが、圧力、振動、伸張、滑り、ねじりを含む複雑な触覚を模倣する精密な動きを生成する新技術を発表しました。（画像：ノースウェスタン大学）

触覚フィードバックにおいて、ほとんどの技術は単純な振動に限定されます。しかし私たちの皮膚には、圧力、振動、伸張などを検出する微小なセンサーが満ちています。

今、ノースウェスタン大学のエンジニアたちが、これらの複雑な感覚を模倣する新技術を発表しました。

皮膚の上に装着するコンパクトで軽量、ワイヤレスのデバイスは、任意の方向に力を加えることで、振動、伸張、圧力、滑り、ねじりを含む多様な感覚を生成します。Science誌に掲載された研究で詳細が示されたこのデバイスは、感覚を組み合わせ、高速・低速で動作させ、より微妙で現実的な触覚をシミュレートすることもできます。

小型充電式バッテリーで駆動し、BluetoothでVRヘッドセットとスマートフォンにワイヤレス接続。小型で効率的なため、身体のあらゆる場所に配置可能で、アクチュエータアレイとして組み合わせたり、既存のウェアラブルエレクトロニクスに統合したりできます。

研究者たちは、このデバイスが最終的にバーチャル体験を向上させ、視覚障害者のナビゲーション支援、オンラインショッピングでの平面スクリーン上の異なる質感の再現、遠隔医療訪問での触覚フィードバック提供、聴覚障害者が音楽を「感じる」ことを可能にするなどを想定しています。

「ほぼすべての触覚アクチュエータは、皮膚を単に突くだけです」と、デバイス設計を主導したノースウェスタンのJohn A. Rogersは言います。「しかし皮膚は、はるかに洗練された触覚を受容します。突くだけでなく、押す、ねじる、滑らせる——あらゆる方向に力を加えられるデバイスを作りたかったのです。あらゆる方向、あらゆる方向の組み合わせで皮膚を押せる微小アクチュエータを構築しました。これで、複雑な触覚を完全にプログラマブルな方法で精密に制御できます。」

バイオエレクトロニクスのパイオニアであるRogersは、材料科学・工学、生体医工学、神経外科学のLouis A. SimpsonとKimberly Querrey教授で、McCormick工学部とノースウェスタン大学Feinberg医学部に所属。Querrey Simpsonバイオエレクトロニクス研究所も所長を務めます。RogersはノースウェスタンのYonggang Huang（機械工学Jan and Marcia Achenbach教授、土木環境工学教授、McCormick所属）と共同で研究を主導。ノースウェスタンのKyoung-Ho Ha、Jaeyoung Yoo、Shupeng Liが共同筆頭著者です。

この研究は、RogersとHuangの研究室による先行研究に基づいており、そこでは微小振動アクチュエータのプログラマブルアレイを設計し、触覚を伝達していました。

近年、視覚と聴覚技術は爆発的な成長を遂げ、ハイファイ・深く詳細なサラウンドスピーカーや完全没入型VRゴーグルなどのデバイスを通じて前例のない没入感を提供しています。しかし触覚技術は、ほぼ停滞しています。最先端システムでさえ、振動のパターンのみを提供するだけです。

この開発ギャップは、人間の触覚の並外れた複雑さに大きく起因します。触覚には、それぞれ独自の感度と応答特性を持つさまざまなタイプの機械受容器（センサー）が、皮膚のさまざまな深さに位置して関与します。これらの機械受容器が刺激されると、脳に信号を送り、それが触覚として翻訳されます。

詳細については、Amanda Morrisまでお問い合わせください：このメールアドレスはスパムボットから保護されています。表示にはJavaScriptが必要です。；847-467-6790。