Mala vibracija za bolji osećaj

Za sledeću priču važi poznata izreka:

„Sitnica koja život znači.“

Istraživači sa tehnološkog instituta u Džordžiji (Georgia) su razvili rukavicu sa dodatkom koji omogućava da njen nosilac ima poboljšan osećaj dodira. Prema njihovom istraživanju i radu, primenom male vibracije na samom vrhu prsta ruke, poboljšavaju se osetljivost dodira i motoričke sposobnosti.

Jedno od prethodnih istraživanja je pokazalo da dodavanje belog šuma – koncept koji se zove stokastička rezonanca – može poboljšati vid, sluh, kontrolu ravnoteže i dodir. Međutim, i ako uspešno definisan i proveren, do sada, nije primenjen na bilo koji uređaj, tačnije, ovo poboljšanje nije iskorišćeno u praktične svrhe. Istraživači iz pomenute laboratorije veruju da prvi prototip koji koristi koncept stokastičke rezonance, zakačen na vrh prsta, poboljšava osećaj dodira.

Šinohara i Ueda sa svojim uređajem prilikom testa na jedinstven dodir. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/

„Ovaj ili sličan uređaj može jednog dana biti iskorišćen da pomogne pojedincima čiji posao traži veliku preciznost u manuelnom radu ili onima sa medicinskim stanjem koje smanjuje njihovo čulo dodira.“, kaže Džim Ueda (Jim Ueda), profesor pri Džorž V. Vodruf (George W. Woodruff) školi mehaničkog inženjerstva pri laboratoriji u Džordžiji.

Ueda je radio sa Minoru Šinoharom (Minora Shinohara), takođe profesorom, pri školi primenjene fiziologije u sastavu iste laboratorije i sa Juiči Kuritom (Yuichi Kurita), gostujućim naučnikom, na projektovanju samog uređaja i testiranja njegovih mogućnosti, na malo grupi zdravih pojedinaca.

Specifikacije uređaja i rezultati testova su prikazani maja meseca 2011. godine na Internacionalnoj IEEE konferenciji robotike i automatike u Šangaju.

Uređaj koristi jedan pobuđivač napravljen od velikog broja slojeva olova, oksida cirkonijuma i titanijuma, sve sa ciljem da se generišu vibracije visoke frekvencije. Keramički slojevi su pijezoelektrci, što znači da oni proizvode električni napon kada se na njih primeni mehanička sila. Sam pobuđivač je postavljen sa strane vrha prsta, tako da donja strana šake bude slobodna i da nosilac uređaja (u ovom slučaju rukavice) može manipulisati objektima neometano.

Za ovo istraživanje, istraživači su odabrali 10 zdravih dobrovoljaca i od njih tražili da iskoriste uređaj tokom različitih testova: razlikovanje površina (tekstura) na dodir, test razlikovanja dodira dve tačke, dodir u jednoj tački i test hvatanja. Sve ukupno, rezultati eksperimenta su pokazali da su dobrovoljci pokazali, statistički gledano, bolju manipulaciju i reakciju tokom primene mehaničke vibracije.

Rukavica i plastična test tabla korišćena prilikom testiranja. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/

„Svi rezultati su pokazali da je neka mehanička vibracija bolja, nego da je uopšte nema, ali nivo vibracije koja donosi željeno poboljšanje varira od testa do testa.“ primećuje Ueda.

Prilikom svakog testa, uređaj je bio zakačen na ne dominanti kažiprst (kažiprst ruke kojom ne pišemo) pušteno je 6 slučajnih, različitih vibracija. Njihov opseg je varirao od 0 do 150% praga osetljivost dodira te osobe, vrednost koja je određena prethodnim testovima. Prag osetljivosti je vrednost amplitude vibracije koja je potrebna da pojedinac oseti vibraciju.

Prilikom testa, gde je ispitanik trebao da razlikuje dve tače dodira, dva vrlo tanka i oštra vrha su prislonjena na vrh njegovog prsta. On je, tom prilikom, trebao da prijavi koliko jasno razlikuje ta dva mesta dodira, ili da li oseća dva ili samo jedna dodir. Pokazalo se, za sve ispitanike, da su vibracije od 75 do 100% praga osetljivosti omogućavale da naprave razliku između dva dodira koji su bili bliži jedan drugom, nego kada nije bilo vibracije.

Prilikom testiranja na jedinstveni dodir, uz svaki prst je bio prislonjeno vlakno. Zadatak svakog dobrovoljca je bio da prijavi da li mogu primetiti vlakna različite debljine, samo na osnovu dodira. Pokazalo se da su mogli da osete tanja vlakna kada su bili pod uticajem vibracija koje su imale vrednost sve do njihovog praga osetljivosti.

U trećem eksperimentu, parčići papira za glačanje (šmirgl-papir) sa različitim nivoom hrapavosti su bili zalepljeni na jednu stranu plastične table. Istraživači su, zatim, po slučajnom izboru, uzeli neki od papirića i zalepili na drugu stranu – koju dobrovoljci nisu mogli da vide. Zadatak je bio da se prvo dodirne papir koji se nalazio sam sa jedne strane, da bi se na osnovu dodira otkrio isti taj papir u grupaciji sa druge strane table. Pri vibracijama od 50 do 100% praga osetljivosti, ispitanici su bili 15% precizniji u određivanju odgovarajućeg papira, nego kada nisu bili pod uticajem vibracija.

Prilikom testa hvatanja, svaki od dobrovoljaca je trebao da uhvati objekat i da ga drži 3 sekunde sa taman dovoljnom snagom da im ne ispadne. Statistički gledano, primećena su značajna poboljšanja u izvršavanju ovog zadatka, u slučajevima kada su vibracije imale vrednosti od 50, 100 i 125% praga osetljivosti.

Očigledno, sva 4 taktilna testa su potvrdila da primena određenog nivoa mehaničke vibracije poboljšava osetljivost dodira na vrhu prsta. S druge strane, kako vrednosti vibracija koje daju statističko poboljšanje variraju, istraživači trenutno sprovode eksperiment koji bi odredio optimalne amplitude i frekvencije vibracija i efekte dugoročnoj izloženosti samim vibracijama. Sem toga, sprovode rad na optimizaciji dizajna samog uređaja (rukavice) i testiraju efekte kada je pobuđivač prikačen na sam vrh prsta i na nokat.

„U budućnosti, ovo istraživanje može dovesti do razvoja novih ortopedskih pomagala koje će pomoći ljudima sa oštećenjima perifernog nervnog sistema i da im na taj način omogući da nastave svoje normalne aktivnosti“, tvrdi Ueda.

Ueda i prikaz opreme koja je koršćena prilikom sprovođenja testova. Izvor: http://gtresearchnews.gatech.edu/