El guante sensible al tacto siente la presión

Los nuevos sensores del MIT detectan cambios de presión pequeños y rápidos en la punta de los dedos. Cuando se colocan en un guante de seda, los componentes tipo tachuela ayudan a crear una imagen valiosa para los médicos.

Los inventores de los sensores altamente sintonizados, que captan ligeras vibraciones en la piel, proporcionan mapas de presión específicos que algún día podrían ayudar a los pacientes con una gama de asistencia, desde el simple control del pulso hasta la compleja restauración de las funciones motoras.

El equipo con sede en Cambridge, MA, prevé integrar los sensores de presión no solo en guantes táctiles, sino también en adhesivos flexibles para rastrear los latidos del corazón, la presión arterial y otros signos vitales.

"La simplicidad y confiabilidad de nuestra estructura de detección es muy prometedora para una diversidad de aplicaciones de atención médica, como la detección de pulso y la recuperación de la capacidad sensorial en pacientes con disfunción táctil", dijo Nicholas Fang , profesor de ingeniería mecánica en el MIT, en un comunicado de prensa reciente.

Cómo hacer un mapa de presión

Los investigadores del MIT forraron el interior de un guante con los pequeños detectores del tamaño de un grano diseñados para mapear cambios sutiles en la presión. El guante generó diseños de presión específicos, o mapas, según el objeto sostenido.

El guante-sensor registró diferencias de presión entre un globo agarrado y un vaso de precipitados, por ejemplo. Sostener un globo produjo una señal de presión relativamente uniforme en toda la palma, mientras que agarrar un vaso de precipitados creó una presión más fuerte en la punta de los dedos.

El equipo planea usar el guante para identificar patrones de presión para otras tareas, como escribir con un bolígrafo y manipular otros objetos domésticos. Las ayudas táctiles algún día podrían ayudar a los pacientes con disfunción motora a calibrar y fortalecer la destreza manual y el agarre, según el profesor Fang.

“Algunas habilidades motoras finas requieren no solo saber cómo manejar objetos, sino también cuánta fuerza se debe ejercer”, dijo el profesor Fang. "Este guante podría brindarnos mediciones más precisas de la fuerza de agarre para los grupos de control en comparación con los pacientes que se recuperan de un accidente cerebrovascular u otras afecciones neurológicas".

Fang y sus colegas detallan sus resultados en un estudio de Nature Communications . Los coautores del estudio incluyen a Huifeng Du y Liu Wang en el MIT, junto con el grupo del profesor Chuanfei Guo en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur (SUSTech) en China.

Sentir las cosas pequeñas

Los sensores táctiles cambian la capa dieléctrica convencional por un ingrediente natural sorprendente:el sudor humano. El sudor contiene iones de sodio y cloruro, que se acumulan y tienen el poder de cambiar la capacitancia entre dos electrodos delgados y planos colocados sobre la piel.

El equipo del MIT aumentó la sensibilidad del electrodo de detección al agregar un montón de pequeños cabellos conductores flexibles. De hecho, los electrodos de detección delgados, del tamaño de un grano, están revestidos con miles de estos filamentos microscópicos de oro, o "micropilares".

En su estudio, Fang y los inventores demostraron que los sensores podían medir con precisión el grado en que los grupos de micropilares se doblaban en respuesta a diversas fuerzas y presiones.

Cuando se aplica presión a, digamos, una esquina del electrodo, los pelos en esa región específica se doblan en respuesta y acumulan iones de la piel; el grado y la ubicación de los iones se pueden medir y mapear con precisión.

Los sensores pudieron detectar fases sutiles en el pulso de la persona, como diferentes picos en el mismo ciclo.

"Pulse es una vibración mecánica que también puede causar deformación de la piel, que no podemos sentir, pero los pilares pueden captar", dijo Fang.

En una breve sesión de preguntas y respuestas con Tech Briefs a continuación, Fang explica más sobre las posibilidades de un mapa de presión, más allá del pulso.

Resúmenes técnicos :¿Cuál es la aplicación o área de aplicación más interesante que imagina para esta tecnología? ¿Por qué es tan importante este guante, crees?

Profesor. Nicolás Colmillo :Prevemos que la integración de retroalimentación háptica de alta fidelidad en telas y textiles abrirá nuevas aplicaciones de dispositivos médicos y de atención médica, como la recuperación de la capacidad sensorial en pacientes con disfunción táctil, y también puede permitir juegos y entrenamiento VR/AR.

Resúmenes técnicos :¿Por qué es tan importante tomar un mapa de presión? ¿Qué puedes hacer con un mapa de presión una vez que lo tienes?

Profesor. Nicolás Colmillo :Creo que el mapa de presión de alta resolución medido por un guante inteligente, que es insensible a los artefactos de movimiento, puede proporcionar una evaluación más precisa de las habilidades motoras de las manos y los dedos para aplicaciones en el punto de atención. Nuestro guante brinda la oportunidad de un control constante de la destreza de las manos y los dedos [durante las actividades], como armar rompecabezas, clasificar cuentas, plegar cartas, jugar juegos de mesa o atarse los cordones de los zapatos.

Más sensores en resúmenes técnicos

Un dedo excavador robótico del MIT utiliza sensores táctiles para identificar objetos subterráneos.

Se puede usar un material de detección "autoconsciente" y autoalimentado en stents cardíacos, puentes e incluso en el espacio.

Un sensor portátil detecta gases tóxicos, con un holograma.

Resúmenes técnicos :¿Qué te inspiró a sentir con sudor? ¿Cuáles son los pros y los contras de usar sudor?

Profesor. Nicolás Colmillo :Solo para aclarar, solo se necesita una cantidad mínima de sudor en la piel naturalmente hidratada para que nuestro guante funcione, y nuestra piel lo satisface en condiciones fisiológicas.

En el diseño de nuestro sensor, nos inspiramos en dos ideas.

Uno son los sensores de pelo largo que se encuentran en los insectos, como las arañas errantes, que tienen un increíble sentido del tacto y la vibración del suelo.

Otro es sobre la configuración de electrodos en la piel que se aplica ampliamente en el cuidado de la salud, y nuestra innovación aquí es aprovechar la deformación prescrita de la tela de carbón, los pilares de PET [tereftalato de polietileno] flocado electrostáticamente que están en contacto conformado con la piel hidratada, y estos pilares de PET flocado Los micropilares actúan como dispositivos de detección de presión con una sensibilidad excepcional a cambios sutiles en la fuerza aplicada.

Resúmenes técnicos :¿En qué trabajarás a continuación con este guante?

Profesor. Nicolás Colmillo :A continuación, evaluaremos la percepción de la textura de diferentes materiales en el guante inteligente para que puedan aumentar aún más el sentido del tacto humano que es importante para agarrar y manipular objetos pequeños.

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