医用生体工学：引き解け結びで測る機械的伝達とロボット操作

機械的伝達は、靴ひもを結ぶといった日常的な動作から精緻な外科手術やロボット操作まで、力が関係する作業において極めて重要である。現代の機械やロボットは一般に、力を感知して制限するよう設計された複雑な電子機器を用いており、その一部は、作業空間が限られている場合（例えば、低侵襲手術）やリソースが乏しい場合（例えば、電気が使えない遠隔地における作業）に、まだ困難に直面している。今回我々は、人間とロボットシステムの両方の知的動作を制御するための、引き解け結びに基づく代替的な機械的伝達機構について報告する。トポロジカル設計によって、引き解け結びの結紮と解放が、繰り返し操作において95.4％の一貫性で力を符号化して伝達できるようになり、これによって、追加のセンサーやコントローラーの必要性が回避された。この機構は、外科的修復に適用すると、経験の浅い外科医が結紮力の精度を121％高めるのに役立ち、経験を積んだ外科医と同じくらい良好な外科結紮を行うことができるようになった。その上、術後の血液供給と組織修復が改善された。今回引き解け結びにおいて示された機械知能（mechano-intelligence）は、さまざまな長さスケールにわたる結び目構造の研究に着想を与える可能性がある。今回の「引き解け結びで測る機械的伝達」戦略は広く展開可能で、これによってリソースの限られたヘルスケア、科学教育、現地調査の機会が開かれる。

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