義肢用の電子皮膚、温度と圧力を感知

Hongyi Shen氏（左）、機械・材料工学部の大学院生、Kaiyan Qiu教授が、圧力と温度を検出できる電子皮膚を開発したプロジェクトを主導しました。（写真提供：Sravanthi Yalamanchili/WSU） ワシントン州立大学（WSU）の研究者たちが、圧力と温度を検出できるセンサーシステムを備えた電子皮膚を開発しました。これは、将来的には切断者が義肢で感覚を得るのを助ける可能性があります。この研究は、学術誌Cell Reports Physical Scienceに掲載されており、現在の市販グローブセンサーよりも10倍細かいスケールで感知できます。 「このアプローチは、医療グレードの電子皮膚の製造を民主化し、高度な触覚フィードバックを広範な臨床応用で実現可能にします」と、機械・材料工学部の大学院生で論文の筆頭著者であるHongyi Shen氏は述べています。「この研究は、義肢に感覚機能と触覚刺激機能の両方を備えた、完全なバイオニック皮膚のための重要な基盤を築きます。」 触覚刺激は、触覚を再現します。切断者に部分的な感覚を提供することでも、タスクを実行する能力を大幅に向上させることができます。現在、電子皮膚は利用可能ですが、高価で解像度が低いのが現状です。また、人々にうまくフィットせず、小さな領域しかカバーしないことがよくあります。実際、電子皮膚をカスタム形状にすると、感知能力が悪化します。さらに、センサーアレイから生成される大量のデータは、リアルタイムではうまく機能しないことを意味します。 「多くの場合、これらのデバイスは快適さと機械的信頼性の間で妥協を強いられます」とShen氏は述べています。WSUの研究者たちは、四肢の自由な形状に適合し、感知能力において実際のヒトの皮膚をよりよく模倣する、義肢用のカスタマイズ可能なセンサーシステムを開発しました。彼らが作成したセンサーモジュールは、温度センサーと圧力センサーを組み込んだ薄層サンドイッチ構造です。これらの素子は、人間のような触覚感知を可能にし、表面の質感や材料特性を確実に識別できます。 研究者たちは、「スキャン・モデル・プリント」製造方法を使用しました。これにより、パーソナライズされた3D製造と同時に、高密度のセンシングが可能になります。「スキャナーは基本的に義肢をスキャンし、そのジオメトリに基づいて、私たちはそのジオメトリとマルチモーダルセンシングシステムとしてセンサーをマッピングします」と、機械・材料工学部のBerry Family助教授で論文の責任著者であるKaiyan Qiu氏は述べています。「これにより、私たちのセンシングシステムは、義肢の自由な領域をシームレスにカバーできます。」 センサーは正確で信頼性が高く、平坦または湾曲した表面全体にわたって高密度で圧力と温度の両方を測定できます。接着剤を必要とする代わりに、センサーモジュールはレゴブロックのようにカチッとはまります。 「3Dプリントとレーザーカットを使用した主な製造方法は比較的シンプルなので、比較的低コストで便利になる可能性があります」とQiu氏は述べています。このプロジェクトは、Prashanta Dutta氏（機械・材料工学部のRichard Schneider Jr.教授およびディレクター）が率いるWSUのNational Science Foundation Research Traineeship in Next-Generation Robotics (NRT-LEAD)によって一部支援されました。Dutta氏も論文の責任著者です。Qiu氏のWSUスタートアップ資金とCougar Cage資金からも追加の支援がありました。 研究者たちは、WSUのOffice of Research Innovation and Entrepreneurshipチームと共同で、仮特許の出願を提出しました。また、将来的には電子皮膚のセンシング信号を変換して、切断者が触れているものを知ることができるアクチュエーターの開発にも取り組んでいます。これには、センシング信号を刺激に変換し、近くの神経に信号を送ることが含まれます。 NRT-LEADのトレーニング生であるShen氏は、リハビリテーション分野の人々を助けることに長年関心があり、センサー作業と3Dプリンティングのバックグラウンドを持っています。「これを行うことで、私は自分の興味を組み合わせました」と彼は言います。「このプロジェクトで行っていることは、いつか切断者が私たちのデバイスで生活を楽にできるように、本当に役立つと信じています。」 メディア連絡先 Kaiyan Qiu, WSU School of Mechanical and Materials Engineering, (509) 335-3223, kaiyan.qiu@wsu.edu Prashanta Dutta, WSU School of Mechanical and Materials Engineering, (509) 335-7989, prashanta@wsu.edu Shawn Vestal, WSU News & Media Relations, shawn.vestal@wsu.edu WSU、Fluke Corporationが新しいFluke Engineering Labの開設を祝う 2026年9月4日 WSUエバレットキャンパスにあるこのラボは、大学システム全体の数千人の工学部の学生に、実務家が日常的に使用するFluke機器を使った実践的な経験を得る機会を提供します。RJ Wolcott、WSU News & Media Relationsより Merivaki氏がFoley Institute for Public Policy and Public Serviceのディレクターに任命 2026年9月3日 この学者は、生成AIが選挙コミュニケーションをどのように形成しているかを含む、選挙プロセスにおける豊富な研究経験をもたらします。Levi McGarry、College of Arts and Sciencesより ハワイからフロリダまで、未来の薬剤師がWSUを選んで変化をもたらす 2026年9月3日 WSU薬学部は、5年間で最大の薬学博士（PharmD）の入学者を受け入れ、ワシントン州全土および全国から学生を集めました。Communications staff、Washington State Universityより Cougs by the Tailgate 2026年9月3日 Cougファンが今週末のApple Cupの準備をする中、Washington State Magazineは、WSUのテールゲートを特別なものにする伝統、友情、コミュニティを祝います。Adriana Janovich、Washington State Magazineより WSUとアイダホ大学が9/11の25周年を記念して協力 2026年9月2日 9/11の25周年追悼式典が、9月11日金曜日にTerrell Library Atriumで開催されます。RJ Wolcott、WSU News & Media Relationsより Wogmansが教育用化学実験室に300万ドルを寄付 2026年9月2日 Ned氏とNancy Wogman氏からの寄付は、WSUの計画中のIntegrated Sciences Buildingにある3つの新しい実験室を支援し、研究と実践的な学習の機会を拡大します。Levi McGarry、College of Arts and Sciencesより WSU College of Medicineが2030年MDクラスを白衣授与式で歓迎 2026年9月1日 80人の未来のCougドクターが8月21日にステージを歩み、白衣を授与されました。これは、ワシントン州およびそれ以降で医師の必要性を満たすための彼らの旅の最初のステップです。Elizabeth Chambers、WSU Elson S. Floyd College of Medicine Communications and Marketingより