來自英國布里斯托大學（University of Bristol）的機器人實驗室研究團隊，近期於 Journal of the Royal Society Interface 刊登兩篇文獻，首次針對 3D 列印打造的人工指尖與真實人體的觸覺神經訊號做深入比較探討，發現兩者訊號模式十分相似，增加人類對未來機器人的應用，還可優化義肢的靈活度發展。
組織活體檢驗將成為過去式？新 3D 顯微鏡技術即時讀取體內器官的組織影像！（基因線上國際版）模擬皮膚內層構造，打造可產生觸覺的 3D 列印人工指尖
秉持想要揭開人類皮膚內部複雜構造的神秘面紗，以了解如何產生並創造觸覺，研究團隊在機器與人工智慧學系的 Nathan Lepora 教授帶領下，利用可混合列印軟硬材料的 3D 技術，模擬外表皮層與內真皮層之間複雜的乳突狀構造，創造出具有觸覺的人工指尖。
研究團隊首先研究人體觸覺神經接受訊號傳導的方式，再將其訊號編碼，接著使用 3D 列印的仿生觸覺感應器（TacTip）建立出兩條人工觸覺神經，分別為 SA-I 與 RA-I，另外還嵌入感應器來接受震動的訊號，為 RA-II。透過三種人工神經所傳導的訊號產生交互作用，形成空間觸覺反應。
人工手指接收的感應訊號，與真實人體極為相似！
人體皮膚內的力覺感受器（mechanoreceptor）可接受各種觸覺神經末端所發出的訊號，並透過不同的觸碰壓力所產生的訊號來感應形狀。1981 年的神經科學家 J.R. Phillips 和 K.O. Johnson 針對這些觸覺神經感應脊型構造物體所產生的電波，首次繪製了紀錄圖，以探討「觸覺空間解析度」（tactile spatial resolution）。
研究團隊發現 3D 列印的人工指尖在「感受」一樣的脊型構造物體所產生的人工神經訊號，與四十年前真實人體觸覺神經元的所感應的電波紀錄極為相似。縱使電波訊號的紀錄十分複雜，包含了各種不規則的波鋒與波谷訊號，但人工觸覺的數據上能看到類似的模式，顯示人工指尖能模擬人體觸覺的感應能力。
不過人造指尖對於物體細節的感應仍不夠敏感，研究團隊認為可能是因 3D 列印的皮膚較真實皮膚更厚實，也因此將持續研究如何以微觀尺度列印人體皮膚，優化人工觸覺感應能力。
Lepora 教授期望道：「我們的目標是將人工皮膚做得跟真實皮膚一樣好，甚至更完美。」
延伸閱讀：一隻真正的手！假肢新技術可由患者神經操控，降低幻肢痛參考資料：
1. Journal of the Royal Society Interface, 2022; https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2021.0822
2. Journal of the Royal Society Interface, 2022;
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2021.0603
3. https://www.bristol.ac.uk/news/2022/april/3d-printed-fingertip.html
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：service@geneonlineasia.com
