Teadlased Wuyi ülikool Hiinas on välja töötatud nutikas biooniline sõrm, mis on võimeline tegema maa-alust taktiilset tomograafiat. Kui varasemad tehisandurid suutsid tuvastada ainult väliseid tunnuseid, siis uus süsteem suudab tuvastada keeruliste kihiliste objektide sisemisi kujundeid ja tekstuure, puudutades lihtsalt nende välispindu. Seejärel edastab see pinna- ja maa-alused andmed arvutisse, et luua 3D-kaarte.
See võimalus kuulutab ette nutikate biooniliste sõrmede edaspidist kasutamist diagnostilises pildistamises, mis asendab või täiendab ultraheli- või röntgenuuringuid.
"Meid inspireerisid inimese sõrmed, millel on kõige tundlikum kombatav taju, mida me teame," ütleb vanem autor. Jianyi Luo. "Kui sõrm puudutab inimese rindkere, võib see tajuda nii luu piirjooni kui ka selle kohal olevat pehmet kude."
Teadlased selgitavad, et kui inimese sõrme nahk midagi puudutab, toimub see mehaaniliselt deformeerudes, nagu kokkusurumine, venitamine või tõmbamine. "Need deformatsioonid stimuleerivad mehaanoretseptoreid elektrilisi impulsse kiirgama. Elektrilised impulsid liiguvad läbi kesknärvisüsteemi aju somatosensoorsesse ajukooresse ja aju integreerivad need lõpuks materjali omaduste äratundmiseks,“ kirjutavad nad.
Sellest protsessist inspireerituna kujundas meeskond nutika bioonilise sõrme, kasutades mehhanoretseptoritena süsinikkiust talasid.
Aastal kirjeldatud biooniline sõrm Rakuaruanded Füüsika koosneb süsinikkiudude kimbust, mille peale on kontaktotsaks paigaldatud 0.5 mm läbimõõduga metallist silinder. Kiud ühendatakse signaalitöötlusmooduliga, mis sisaldab signaali kogumise ja kontrolleri mooduleid, mis ühendavad anduriga puutetundliku tagasisidesüsteemi.
Biooniline sõrm skaneerib objekti, avaldades pinnale survet, tuvastades nii väliseid kui ka sisemisi struktuure, kui see liigub. See mõõdab pinna kokkusurumisastet, mis annab teavet puudutatava objekti suhtelise pehmuse või jäikuse kohta. Biooniline sõrm suudab saavutada vähemalt 500 µm ruumilise eraldusvõime x ja y tasapinnad ja 200 µm z telje suund.
Luo ja kaasuurijad Zhiming Chen ja Yizhou Li viisid läbi mitmeid uuringuid, kasutades keerukate objektide uurimiseks bioonset sõrme. Üks katse hõlmas pehme silikoonist väliskihi alla maetud jäiga A-tähe äratundmist. Samuti testisid nad bioonset sõrme simuleeritud inimese luustikuga, mis koosnes pehmest räni "naha" kihist, "lihase" kihist, simuleeritud veresooni sisaldavast kihist ja kõvast polümeerist skeleti "luud".
Biooniline sõrm reprodutseeris täpselt koe struktuuri ja paiknes lihaskihi all simuleeritud veresoone. Teadlased soovitavad parandada veresoonte suurema täpsusega rekonstrueerimist ja võimaldada sõrmel tuvastada keerukamaid 3D-struktuure.
Teadlased uurisid ka bioonilise sõrme võimet diagnoosida probleeme elektroonikaseadmetes. Pärast seda, kui sõrm skaneeris kapseldatud painduva vooluahela süsteemi pinda, kasutasid nad andmeid selle sisemiste elektriliste komponentide 3D-kaardi loomiseks. Seade asus täpselt kohas, kus vooluahel oli lahti ühendatud, ja tuvastas valesti puuritud augu ilma kapselduskihist läbi murdmata.
Nutika naha tajumise tihedus ületab sõrmeotsa
"Praegu püüame lisada bioonilise sõrme robotitesse või proteesidesse, sest tahame uurida selle kasutamist robootilises ja biomeditsiinitehnikas," räägib Chen. Füüsika maailm. "Arendame välja bioonilise sõrme, mis suudab suvalistel pindadel igasuunaliselt tuvastada ning parandada selle tundlikkust ja eraldusvõimet."
Chen soovitab, et tulevased kliinilised rakendused võiksid hõlmata bioonilise sõrme kasutamist, et aidata arstidel diagnoosida nahaaluseid tükke, nagu need, mis on põhjustatud rinnavähi kahjustustest. "Tarbija biooniline sõrm võib olla nagu kodune vererõhuaparaat, mis tuvastab kehas midagi, mis pole normaalne, kuid millel on võimalus edastada andmed arstile hindamiseks ja diagnoosimiseks," lisab ta. "Eeldame, et see on ka suurepärane tööriist mitteinvasiivsete tööstuslike või teadusuuringute testimiseks."
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://physicsworld.com/a/bionic-finger-creates-3d-maps-of-human-tissue/
