電気信号で触覚を再現する柔軟電極、痛みなく触感を模倣

Tokyoカリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者たちは、「やわらかい電子デバイス」を開発し、皮膚に圧力や振動を感じさせることができるようになりました。これは、リアルな触覚体験を目指すハプティクス技術において重要な前進です。このデバイスの詳細は、Science Roboticsに掲載された論文で確認できます。

デバイスはシリコン製のパッチ上にある柔らかく柔軟な電極です。指先や前腕にステッカーのように貼ることができます。皮膚に微小な電流を流して感覚を生み出します。感覚の種類は信号の周波数によって変わります。

主な特徴：

• 柔らかく伸縮性のある電極
• 圧力や振動を再現可能
• ステッカーのように装着可能
• 外部電源に接続

現在の技術では、硬い金属製の電極が使用されていることが多く、これは肌に合わず、痛みや不快な電流を引き起こす可能性があります。この問題を解決するために、UCサンディエゴのチームはレイチェル・ブラウとダレン・リポミの指導の下、新しい種類の電極を開発しました。

電極は二つのポリマーから作られています。PEDOT:PSSは導電性があり堅固で、PPEGMEAは柔らかくて柔軟です。この二つのポリマーの比率を調整することで、導電性と伸縮性のある材料が作られました。これにより、電極は皮膚にしっかりと適合し、より快適な電気刺激を提供します。

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ブラウ博士と研究チームはレーザーを使用して、ポリマー電極を簡単に伸縮するバネ形状に加工しました。この設計により、電流を皮膚の特定の部分に集中させ、痛みを伴わずに的確な刺激を提供することができます。

アムステルダム大学の科学者と心理学者は、十人の参加者を対象に試験を実施し、良好な結果を得た。彼らは、前腕で人々が感じ取れる最小の電流を特定した後、その電流の周波数を調整した。これにより、参加者は圧力や振動を感じることができた。高い周波数では振動が生じ、一方で低い周波数では圧力が感じられるようになった。

この研究は、皮膚がどのように電流を感じるかについて新たな知見を提供しており、これが進化した触覚デバイスの開発につながる可能性があります。このようなデバイスは、以下のような様々な分野で役立つかもしれません：

• バーチャルリアリティ
• 医療用義肢
• ウェアラブル技術

国立科学財団の障害者およびリハビリテーション工学プログラムがこの研究に資金を提供しました。研究の一部はUCサンディエゴのサンディエゴ・ナノテクノロジー・インフラストラクチャにおいて行われ、こちらも国立科学財団の助成金を受けています。

この進展は、人々がデバイスとどのように関わるかを大きく向上させ、より没入感のあるバーチャルリアリティ体験や、より効果的な義肢の可能性を広げます。この柔らかく痛みのない電極は、多くの分野で使用できる可能性があり、デジタルタッチインターフェースの使い方を変えるかもしれません。