乳児がつま先に手を伸ばそうが、カウンターから転がり落ちた鉛筆に手を伸ばそうが、手で物をつかむことは人間の基本的な本能である。アリゾナ州立大学の運動神経制御研究所の研究者たちは、この単純な作業がそれほど単純ではないことを発見している。実は、物をつかむという動作は、触覚を構成する一連の複雑なプロセスの最終段階なのだ。この一連のプロセスのどのリンクに不備や障害があっても、手を使う能力に直接影響を及ぼす。このため、神経運動制御分野の研究は、リハビリテーション技術と治療の進歩に不可欠なものとなっている。ATIの多軸力/トルク・センサは、プロセス発生時にリアルタイムでフィードバックを提供することで、研究者が人間の触覚を分解するのに役立っています。
Qiushi Fu氏は、Neural Control of Movement Laboratoryで感覚運動プロセスを研究しています。この研究室では、運動学習と制御を理解するためのモデルとして手に焦点を当てている。傅氏の実験は、人間の触覚に焦点を当てている。彼は、ATIの最小のF/Tセンサーを利用して、把持と操作の試行中の感覚フィードバック（脳と手の筋肉間のコミュニケーション）を深く調べている。
私たちが物に手を伸ばすとき、脳はまず環境から情報を集め、過去の類似した状況を照合する。視覚的な手がかりと記憶の両方を使って、物を落としたりつぶしたりせずに操作するのに必要な力の立ち上がり量と握力を推定する。いったん手にすると、脳は把持プロセスからのフィードバックを受け取り続ける。これにより、私たちは作業を行いながら、握り方や手の位置を調整することができる。これらはすべて、潜在意識の中で瞬時に行われる。試行錯誤を繰り返しながら、私たちはこの一般的で機能的な動作を完璧に習得していく。手を伸ばしたり握ったりすればするほど、視野が広がり、物体を操作するのに必要な力をよりよく推定できるようになる。ほとんど毎日行っていることなので、熟練した技術が身につくのだ。
もし私たちが触覚を失ってしまったら？手と目の協応に頼って物を操作できなくなったら？朝食を自分で作ったり、着替えたりできるだろうか？車で通勤できるだろうか？働くことはできるだろうか？
傅奇石は、把持や操作の際に脳がどのように指の力を制御しているのかを調べるために、さまざまな実験を考案した。その結果、手のコントロールにおける神経障害の影響を評価し、神経リハビリテーションのプロセスを支援することができるかもしれない」と傅は言う。
フーの実験では、ATIのF/Tセンサーが物体の中に入っている。センサーが6軸（力Fx、Fy、Fz、トルクTx、Ty、Tz）から瞬時に力フィードバックデータを提供する間、被験者は物体を操作する。センサーはまた、各指先の圧力の中心を報告し、脳へのフィードバックをキャプチャする。F/Tセンサーの助けを借りてプロセスをリバースエンジニアリングすることで、フーは操作プロセスの最初から最後までのより包括的な見解を得ることができる。この情報によって、反応速度、感覚フィードバックの役割、その他の生理学的測定がわかります」とフーは説明する。
これらの実験は、”実際の生活 “の中でデータを測定・記録することを目的としている。センサーが被験者の物体操作方法の選択に影響を与えないようにすることは、最優先事項である。ATIの最小F/Tセンサ、Nano17とNano25（それぞれ直径17mmと25mm）は、テスト対象物の中に簡単に隠すことができます。これにより、把持面が最大化され、被験者が対象物の操作方法を自由に選択できることが保証されます。
Fu氏がATIのF/Tセンサーを選んだ理由は、そのコンパクトなサイズもあるが、優れた品質にもある。同氏は、「ATIのF/Tセンサーは、私たちの研究に優れた精度、堅牢性、感度を提供してくれます」と語る。F/Tセンサーの設計は、Fu氏の試験中の指先の力の微妙な変化を検出するのに理想的である。F/Tトランスデューサー本体内のシリコンひずみゲージが信号増幅器として機能し、ノイズの歪みを打ち消す。ATI F/Tセンサーによる精密で正確な測定は、質の高いデータにつながり、Fu氏と彼のチームは、その結果にさらに自信を深めた。
私たちの触覚は、他のどの種よりも効率的に手や指を使うことを可能にしている。私たちは、脳、手の筋肉、指のすべてが不可欠な役割を果たしていることを学びました。これらのどれかが正しく機能しなければ、触覚、ひいては手を使う能力が損なわれてしまう。幸いなことに、傅琪志のような神経制御の研究者は、患者の運動能力、場合によっては自立を回復させるための支援ロボットソリューションの開発に貢献するだろう。
人口の高齢化に伴い、衰弱した健康問題を抱えながら生きる人々の数は増え続けるだろう。神経障害、外傷、脳卒中、その他の病気によって運動制御が低下している患者にとって、支援ロボットソリューションは生活の質を向上させる希望をもたらします。ATIは、アリゾナ州立大学の神経制御研究の一翼を担えることを大変誇りに思っています。
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