"Bioninen sormi" luo 3D-karttoja ihmiskudoksesta

Tutkijat Wuyin yliopisto Kiinassa on kehitetty älykäs bioninen sormi, joka pystyy tekemään pinnanalaista kosketustomografiaa. Aiemmat keinotekoiset anturit pystyivät tunnistamaan vain ulkoisia piirteitä, kun taas uusi järjestelmä pystyy tunnistamaan monimutkaisten kerroksisten esineiden sisäiset muodot ja tekstuurit yksinkertaisesti koskettamalla niiden ulkopintoja. Sitten se lähettää pinta- ja maanalaiset tiedot tietokoneelle 3D-karttojen luomiseksi.

Tämä ominaisuus ennakoi älykkäiden bionisten sormien tulevaa käyttöä diagnostisessa kuvantamisessa ultraääni- tai röntgentutkimusten korvaajana tai täydennyksenä.

"Meitä inspiroivat ihmisen sormet, joilla on herkin tuntokykymme", sanoo vanhempi kirjailija. Jianyi Luo. "Kun sormi koskettaa ihmisen rintakehää, se voi aistia luun ääriviivat sekä sen yläpuolella olevan pehmytkudoksen."

Tutkijat selittävät, että kun ihmisen sormen iho koskettaa jotain, se käy läpi mekaanista muodonmuutosta, kuten puristusta, venytystä tai vetoa. "Nämä muodonmuutokset stimuloivat mekanoreseptoreita lähettämään sähköisiä impulsseja. Sähköimpulssit kulkevat keskushermoston läpi aivojen somatosensoriseen aivokuoreen, ja lopulta aivot integroivat ne tunnistamaan materiaalin ominaisuudet", he kirjoittavat.

Tämän prosessin innoittamana tiimi suunnitteli älykkään bionisen sormen käyttämällä hiilikuituja mekanoreseptoreina.

Bionic-sormi, joka on kuvattu kohdassa Soluraportit fysiikka koostuu hiilikuitunipusta, jonka päälle on asennettu halkaisijaltaan 0.5 mm:n metallisylinteri kosketuskärjeksi. Kuidut kytkeytyvät signaalinkäsittelymoduuliin, joka sisältää signaalinkeräys- ja ohjainmoduulit, jotka yhdistyvät anturin kanssa muodostaen kosketuspalautejärjestelmän.

Bionic sormi skannaa esinettä kohdistamalla painetta pintaan ja havaitsee sekä ulkoiset että sisäiset rakenteet sen liikkuessa. Se mittaa pinnan puristusastetta, joka antaa tietoa kosketettavan kohteen suhteellisesta pehmeydestä tai jäykkyydestä. Bionic-sormi voi saavuttaa vähintään 500 µm:n avaruudellisen resoluution x ja y tasoissa ja 200 µm z akselin suunta.

Luo ja johtajatutkijat Zhiming Chen ja Yizhou Li suorittivat sarjan tutkimuksia bionisella sormella tutkiakseen monimutkaisia ​​esineitä. Yksi testi sisälsi pehmeän piiulkokerroksen alle haudatun jäykän A-kirjaimen tunnistamisen. He myös testasivat bionista sormea ​​simuloidulla ihmisen luurangolla, joka koostui pehmeästä piikerroksesta "ihokerroksesta", "lihaskerroksesta", kerroksesta, joka sisälsi simuloituja verisuonia ja kovia polymeerejä sisältävän luuston "luita".

Bionic sormi toisti tarkasti kudosrakenteen ja paikansi simuloidun verisuonen lihaskerroksen alla. Tutkijat neuvovat, että parannusta tarvitaan verisuonten rekonstruoinnissa entistä tarkemmin ja jotta sormi pystyy tunnistamaan monimutkaisempia 3D-rakenteita.

Tutkijat tutkivat myös bionisen sormen kykyä diagnosoida ongelmia elektronisissa laitteissa. Sormen skannauksen jälkeen kapseloidun joustavan piirijärjestelmän pintaa he käyttivät tietoja luodakseen 3D-kartan sen sisäisistä sähkökomponenteista. Laite sijoittui tarkasti kohtaan, jossa piiri oli irrotettu, ja tunnisti väärin poratun reiän murtamatta kapseloivan kerroksen läpi.

Älykäs ihon tunnistustiheys ylittää sormenpään

"Yritämme tällä hetkellä sisällyttää bionisen sormen robotteihin tai proteeseihin, koska haluamme tutkia sen käyttöä robotti- ja biolääketieteen tekniikassa", Chen kertoo. Fysiikan maailma. "Kehitämme bionista sormea, joka pystyy havaitsemaan monisuuntaisesti mielivaltaisilla pinnoilla ja parantamaan sen herkkyyttä ja resoluutiota."

Chen ehdottaa, että tuleviin kliinisiin sovelluksiin voisi kuulua bionisen sormen käyttö auttamaan lääkäreitä diagnosoimaan ihon alla olevia kyhmyjä, kuten rintasyöpävaurioiden aiheuttamia. "Kuluttajan bioninen sormi voisi olla kuin kodin verenpainemittari, joka havaitsee elimistössä jotain, mikä ei ole normaalia, mutta jolla on kyky välittää tietoja lääkärille arviointia ja diagnoosia varten", hän lisää. "Odotamme sen olevan myös erinomainen työkalu ei-invasiiviseen teolliseen tai tutkimukselliseen testaukseen."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/bionic-finger-creates-3d-maps-of-human-tissue/