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指紋の自己調整型の水分メカニズム

バーミンガム大学の研究により、指紋の水分などのメカニズムを利用する事が、義肢、ロボット機器、バーチャルリアリティ環境を開発するのに有用であることがわかりました。

霊長類とコアラにしか見られない指紋の能力が、犬や猫などの指紋を持たない生物よりも、いくつかの操作能力や移動能力を与えます。

Human fingerprints have a self-regulating moisture mechanism that not only helps us to avoid dropping our smartphone, but could help scientists to develop better prosthetic limbs, robotic equipment and virtual reality environments, a new study reveals.

参照元：https://www.birmingham.ac.uk/news/latest/2020/12/fingerprints-moisture-regulating-mechanism-strengthens-human-touch-study.aspx
– バーミンガム大学 University of Birmingham.  01 Dec 2020 –

人間の指紋には、スマートフォンの落下を防ぐだけでなく、科学者がより優れた義肢、ロボット機器、バーチャルリアリティ環境を開発するのに役立つ自己調整型の水分メカニズムがあることが新しい研究で明らかになっています。

霊長類（人間、サル、類人猿を含む）は、手と足の表皮の隆起を進化させ、体の他の場所よりも汗腺の密度が高くなっています。

これにより、皮膚の水分を正確に調整して、オブジェクトを操作する際のグリップレベルを高めることができます。

指紋は、滑らかな表面と接触したときの摩擦を増やし、粗い表面でのグリップを高め、触覚感度を高めるのに役立ちます。

それらの水分調節メカニズムは、摩擦を最大化するために皮膚のケラチン層の可能な限り最高の水分補給を確実にします。

バーミンガム大学の研究者は、ソウル国立大学や延世大学など、韓国の研究機関のパートナーと協力して、本日、国立科学アカデミー（PNAS）の議事録に調査結果を発表しました。

バーミンガム大学の製品工学および製造の教授である共著者のマイク・アダムズは話します。

「霊長類は手足の表皮隆起を進化させました。固形物との接触中、指紋隆起はグリップと正確な操作にとって重要です。外部ソースまたは汗の毛穴からの水分レベルにより、摩擦が最大化され、「壊滅的な」滑りを回避し、そのスマートフォンを保持します。」

「指パッドの摩擦の影響を理解することで、より現実的な触覚センサーを開発することができます。たとえば、タッチスクリーンやバーチャルリアリティ環境向けのロボット工学や義肢、触覚フィードバックシステムへの応用などです。」

超音波潤滑は、感覚的な「触覚」フィードバックを提供するタッチスクリーンディスプレイで一般的に使用されますが、ユーザーが乾いた場合、湿った指パッドに比べてその効果は低下します。

さらに、テキスタイルなどのきめの細かい表面をタッチで区別できることは、誘発された横方向の振動に依存しますが、滑り摩擦がないため、実際に触れているものを識別することができません。

指紋は霊長類とコアラに固有のものであり、過剰な水分の蒸発を促進するという二重の機能を備えているように見えます。

これにより、ベースに水分の貯蔵庫が提供され、グリップを最大化できます。

研究者たちは、指の腹（指紋）が不浸透性の表面に接触すると、尾根の毛穴からの汗が皮膚を柔らかくし、摩擦を劇的に増加させることを発見しました。

ただし、結果として隆起部のコンプライアンスが向上すると、汗腺口が最終的に塞がれ、過度の湿気を防ぎ、物体をつかむ能力が低下します。

科学者たちは、ハイテクレーザーベースのイメージング技術を使用して、この汗腺孔のブロッキングと、表皮の特定の断面形状の結果としての外部湿潤からの過剰な水分の蒸発の加速の組み合わせによって水分調節が説明できることを発見しました。

物体と接触すると溝ができます。

これらの2つの機能により、指紋の隆起部に最適な水分量が維持され、指の腹が最初に濡れているか乾いているかにかかわらず、摩擦が最大になります。

アダムズ教授は補足します。

「水分を管理するためのこの二重のメカニズムは、霊長類に乾燥状態と湿潤状態での進化的利点をもたらしました。クマや大型ネコなどの他の動物には利用できない操作能力と移動能力を与えます。」

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