Отпечатки пальцев усиливают человеческое прикосновение

Согласно новому исследованию, человеческие отпечатки пальцев обладают саморегулирующимся механизмом увлажнения, который не только помогает нам не уронить смартфон, но и может помочь ученым разработать более совершенные протезы конечностей, роботизированное оборудование и среду виртуальной реальности.

Приматы, в том числе люди, обезьяны и обезьяны, развили эпидермальные гребни на руках и ногах с более высокой плотностью потовых желез, чем где-либо еще на их теле. Это позволяет точно регулировать влажность кожи, чтобы обеспечить больший захват при манипуляциях с предметами.

Отпечатки пальцев усиливают человеческое прикосновение

Отпечатки пальцев увеличивают трение при контакте с гладкими поверхностями, усиливают сцепление с шероховатыми поверхностями и повышают тактильную чувствительность. Их механизм регулирования влажности обеспечивает максимально возможное увлажнение кератинового слоя кожи для максимального увеличения трения.

Исследователи из Бирмингемского университета работали с партнерами из исследовательских институтов Южной Кореи, в том числе Сеульского национального университета и Университета Йонсей, и опубликовали свои результаты сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Соавтор Майк Адамс, профессор разработки и производства продуктов в Университете Бирмингема, прокомментировал: «Приматы развили эпидермальные гребни на руках и ногах. Во время контакта с твердыми предметами гребни отпечатков пальцев важны для захвата и точности манипуляций. Они регулируют уровни влаги от внешних источников или потовых пор, чтобы трение было максимальным, и мы избегали «катастрофического» скольжения и удерживали этот смартфон ».

«Понимание влияния трения подушечек пальцев поможет нам разработать более реалистичные тактильные датчики — например, приложения в робототехнике и протезировании, а также системы тактильной обратной связи для сенсорных экранов и сред виртуальной реальности».

Ультразвуковая смазка обычно используется в дисплеях с сенсорным экраном, которые обеспечивают сенсорную «тактильную» обратную связь, но ее эффективность снижается, когда пользователь высыхает, по сравнению с влажными подушечками пальцев. Более того, способность различать на ощупь поверхности с мелкой текстурой, такие как текстиль, зависит от индуцированных боковых вибраций, но отсутствие трения скольжения препятствует нашей способности идентифицировать то, к чему мы на самом деле прикасаемся.

Отпечатки пальцев уникальны для приматов и коал — они, по всей видимости, выполняют двойную функцию: усиливают испарение лишней влаги, обеспечивая резервуар влаги у их оснований, что позволяет максимально увеличить захват.

Исследователи обнаружили, что, когда подушечки пальцев контактируют с непроницаемыми поверхностями, пот из пор на гребнях делает кожу более мягкой и, таким образом, резко увеличивает трение. Однако результирующее увеличение податливости гребней приводит к тому, что поры пота в конечном итоге блокируются и, следовательно, предотвращает чрезмерную влажность, которая может снизить нашу способность захватывать предметы.

Используя высокотехнологичную технологию визуализации на основе лазера, ученые обнаружили, что регулирование влажности можно объяснить комбинацией этого блокирования пор пота и ускоренного испарения избыточной влаги из-за внешнего увлажнения в результате особой формы поперечного сечения эпидермиса. бороздки при контакте с предметом.

Эти две функции обеспечивают поддержание оптимального количества влаги на выступах отпечатков пальцев, что увеличивает трение независимо от того, влажная или сухая подушечка пальца изначально.

«Этот двойной механизм управления влажностью предоставил приматам эволюционное преимущество в сухих и влажных условиях, придав им способности к манипулированию и передвижения, недоступные другим животным, таким как медведи и большие кошки», — добавил профессор Адамс.