Engenheiros do MIT Desenvolvem Luva de Toque de Alta Precisão para Diagnósticos Médicos

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

Os inventores dos sensores altamente sintonizados, que captam leves vibrações através da pele, fornecem mapas de pressão específicos que poderiam um dia apoiar pacientes com uma gama de assistência, desde monitoramento simples de pulso até a complexa restauração de funções motoras.

A equipe baseada em Cambridge, MA, vislumbra 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 sensoriamento tem 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 no MIT, em um comunicado de imprensa recente.

Como Fazer um Mapa de Pressão

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

A luva de sensor registrou diferenças de pressão entre um balão agarrado e um béquer, por exemplo. Segurar um balão produziu um sinal de pressão relativamente uniforme por toda a palma, enquanto agarrar um béquer criou pressão mais forte nas pontas dos dedos.

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

"Algumas habilidades motoras finas requerem não apenas saber como manusear objetos, mas também quanta força deve ser exercida," disse o Prof. Fang. "Esta luva poderia nos fornecer medições mais precisas de força de aderência para grupos de controle versus pacientes recuperando-se de AVC ou outras condições neurológicas."

Fang e seus colegas detalham seus resultados em um estudo da Nature Communications. Os co-autores do estudo incluem Huifeng Du e Liu Wang no MIT, junto com o grupo do professor Chuanfei Guo na Southern University of Science and Technology (SUSTech) na China.

Sentindo as Pequenas Coisas

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

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

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

Quando pressão é aplicada, digamos, a um canto do eletrodo, os pelos naquela região específica se curvam em resposta, e acumulam íons da pele; o grau e a localização dos íons podem então 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 captar," disse Fang.

Em um breve Q&A com a Tech Briefs abaixo, Fang explica mais sobre as possibilidades de um mapa de pressão, além apenas do pulso.

Tech Briefs: Qual é a aplicação ou área de aplicação mais empolgante que você vislumbra para esta tecnologia? Por que esta luva é tão importante, você acha?

Prof. Nicholas Fang: Vislumbramos que a integração de feedback háptico de alta fidelidade em tecidos e têxteis abrirá novas aplicações de dispositivos médicos e de saúde, como recuperar a capacidade sensorial em pacientes com disfunção tátil, e também pode permitir jogos e treinamento VR/AR.

Tech Briefs: Por que fazer um mapa de pressão é tão importante? O que você pode fazer com um mapa de pressão uma vez que você o tem?

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 avaliação mais precisa das habilidades motoras das mãos e dedos para aplicações point-of-care. Nossa luva abre a oportunidade para monitoramento constante de destreza de mãos e dedos [durante atividades], como montar quebra-cabeças, separar contas, dobrar cartas, jogar jogos de tabuleiro ou amarrar cadarços.

Mais Sensores na Tech Briefs

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

Um material sensor "auto-consciente", auto-energizado pode ser usado em stents cardíacos, pontes e até no espaço.

Um sensor vestível detecta gases tóxicos, com um holograma.

Tech Briefs: O que inspirou você a sensoriar com suor? Quais são os prós e contras de usar suor?

Prof. Nicholas Fang: Apenas para esclarecer, apenas uma quantidade mínima de suor em pele naturalmente hidratada é necessária para nossa luva funcionar, e isso é satisfeito por nossa pele sob condição fisiológica.

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

Uma é os sensores de pelos longos encontrados em insetos, como aranhas errantes que têm um incrível sentido de tato e vibração do solo.

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

Tech Briefs: No que você estará trabalhando a seguir com esta luva?

Prof. Nicholas Fang: Em seguida, avaliaremos a percepção de textura de diferentes materiais na luva inteligente para que eles possam aumentar ainda mais o sentido de tato humano que são importantes para agarrar e manipular objetos pequenos.

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