A luva sensível ao toque sente a pressão

Novos sensores do MIT detectam pequenas e rápidas mudanças de pressão na ponta do dedo. Quando colocados em uma luva de seda, os componentes semelhantes a pinos ajudam a criar uma imagem valiosa para os médicos.

Os inventores dos sensores altamente sintonizados, que captam leves vibrações na pele, fornecem mapas de pressão específicos que podem um dia ajudar os pacientes com uma variedade de assistência, desde o simples monitoramento de pulso até a complexa restauração das funções motoras.

A equipe de Cambridge, MA prevê integrar os sensores de pressão não apenas em luvas táteis, mas também em adesivos flexíveis para rastrear batimentos cardíacos, pressão arterial e outros sinais vitais.

“A simplicidade e confiabilidade de nossa estrutura de detecção é uma grande promessa para uma diversidade de aplicações de saúde, como detecção de pulso e recuperação da capacidade sensorial em pacientes com disfunção tátil”, disse Nicholas Fang , professor de engenharia mecânica do MIT, em um recente comunicado à imprensa.

Como fazer um mapa de pressão

Os pesquisadores do MIT forraram o interior de uma luva com os pequenos detectores do tamanho de um kernel projetados para mapear mudanças sutis na pressão. A luva gerou layouts de pressão específicos, ou mapas, dependendo do objeto retido.

A luva sensora registrou diferenças de pressão entre um balão agarrado e um béquer, por exemplo. Segurar um balão produzia um sinal de pressão relativamente uniforme em toda a palma da mão, enquanto segurar um béquer criava uma pressão mais forte na ponta dos dedos.

A equipe planeja usar a luva para identificar padrões de pressão para outras tarefas, como escrever com caneta e manusear outros objetos domésticos. Os auxílios táteis podem um dia ajudar pacientes com disfunção motora a calibrar e fortalecer sua destreza e aderência das mãos, de acordo com o Prof. Fang.

“Algumas habilidades motoras finas exigem não apenas saber como manusear objetos, mas também quanta força deve ser exercida”, disse o Prof. Fang. “Esta luva pode nos fornecer medições mais precisas da força de preensão para grupos de controle versus pacientes em recuperação de acidente vascular cerebral ou outras condições neurológicas”.

Fang e seus colegas detalham seus resultados em um estudo da Nature Communications . Os coautores do estudo incluem Huifeng Du e Liu Wang do MIT, juntamente com o grupo do professor Chuanfei Guo da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul (SUSTech) na China.

Sentindo as pequenas coisas

Os sensores táteis trocam a camada dielétrica convencional por um ingrediente natural e surpreendente:o suor humano. O suor contém íons de sódio e cloreto, que se acumulam e têm o poder de alterar a capacitância entre dois eletrodos finos e planos colocados sobre a pele.

A equipe do MIT aumentou a sensibilidade do eletrodo sensor adicionando um monte de pelos minúsculos, flexíveis e condutores. Os eletrodos sensores finos do tamanho de um kernel, na verdade, são revestidos com milhares desses filamentos microscópicos de ouro, ou “micropilares”.

Em seu estudo, Fang e os inventores demonstraram que os sensores podem medir com precisão o grau em que grupos de micropilares se dobram em resposta a várias forças e pressões.

Quando a pressão é aplicada a, digamos, um canto do eletrodo, os pêlos naquela região específica se dobram em resposta e acumulam íons da pele; o grau e a localização dos íons podem ser medidos e mapeados com precisão.

Os sensores foram capazes de captar fases sutis no pulso da pessoa, como diferentes picos no mesmo ciclo.

“O pulso é uma vibração mecânica que também pode causar deformação da pele, que não podemos sentir, mas os pilares podem pegar”, disse Fang.

Em uma breve sessão de perguntas e respostas com Resumos técnicos abaixo, Fang explica mais sobre as possibilidades de um mapa de pressão, além de apenas pulso.

Resumos técnicos :Qual é a aplicação ou área de aplicação mais interessante que você imagina para essa tecnologia? Por que essa luva é tão importante, você acha?

Prof. Nicholas Fang :Prevemos que a integração de feedback háptico de alta fidelidade em tecidos e têxteis abrirá novos aplicativos de dispositivos médicos e de saúde, como a recuperação da capacidade sensorial em pacientes com disfunção tátil, e também poderá permitir jogos e treinamento de VR/AR.

Resumos técnicos :Por que é tão importante fazer um mapa de pressão? O que você pode fazer com um mapa de pressão depois de tê-lo?

Prof. Nicholas Fang :Acho que o mapa de pressão de alta resolução medido por uma luva inteligente, que é insensível a artefatos de movimento, pode fornecer uma avaliação mais precisa das habilidades motoras das mãos e dedos para aplicações de ponto de atendimento. Nossa luva abre a oportunidade de monitoramento constante da destreza das mãos e dedos [durante as atividades], como montar quebra-cabeças, classificar contas, dobrar cartas, jogar jogos de tabuleiro ou amarrar cadarços.

Mais sensores em resumos técnicos

Um dedo escavador robótico do MIT usa sensor tátil para identificar objetos subterrâneos.

Um material de detecção "autoconsciente" e autoalimentado pode ser usado em stents cardíacos, pontes e até mesmo no espaço.

Um sensor vestível detecta gases tóxicos, com um holograma.

Resumos técnicos :O que te inspirou a sentir com suor? Quais são os prós e contras de usar o suor?

Prof. Nicholas Fang :Só para esclarecer, apenas uma quantidade mínima de suor na pele naturalmente hidratada é necessária para que nossa luva funcione, e isso é satisfeito por nossa pele em condições fisiológicas.

Em nosso design de sensor, fomos inspirados por duas ideias.

Um deles são os sensores de pelos longos encontrados em insetos, como aranhas errantes, que têm uma incrível sensação de toque e vibração do solo.

Outra é sobre a configuração de eletrodos na pele amplamente aplicada na área da saúde, e nossa inovação aqui é aproveitar a deformação prescrita de tecido de carbono, pilares de PET [polietileno tereftalato] flocados eletrostaticamente que estão em contato conformal com a pele hidratada e esses PET flocados os micropilares atuam como dispositivos de detecção de pressão com excelente sensibilidade a mudanças sutis de força aplicada.

Resumos técnicos :No que você trabalhará em seguida com esta luva?

Prof. Nicholas Fang :Em seguida, avaliaremos a percepção da textura de diferentes materiais na luva inteligente para que possam aumentar ainda mais o senso de toque humano que é importante para agarrar e manipular pequenos objetos.

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