Investigadores de Universidad de Wuyi en China han desarrollado un dedo biónico inteligente capaz de realizar tomografías táctiles subsuperficiales. Mientras que los sensores artificiales anteriores solo podían reconocer características externas, el nuevo sistema puede identificar las formas y texturas internas de objetos en capas complejas simplemente tocando sus superficies exteriores. Luego transmite los datos de la superficie y el subsuelo a una computadora para crear mapas en 3D.
Esta capacidad presagia el uso futuro de dedos biónicos inteligentes en imágenes de diagnóstico, como reemplazo o complemento de los exámenes de ultrasonido o rayos X.
"Nos inspiramos en los dedos humanos, que tienen la percepción táctil más sensible que conocemos", dice el autor principal. jianyi luo. “Cuando un dedo toca el pecho de una persona, puede sentir el contorno del hueso, así como el tejido blando que lo cubre”.
Los investigadores explican que cuando la piel de un dedo humano toca algo, sufre una deformación mecánica como compresión, estiramiento o arrastre. “Estas deformaciones estimulan los mecanorreceptores para que emitan impulsos eléctricos. Los impulsos eléctricos viajan a través del sistema nervioso central hasta la corteza somatosensorial del cerebro y finalmente son integrados por el cerebro para reconocer las características del material”, escriben.
Inspirándose en este proceso, el equipo diseñó el dedo biónico inteligente utilizando haces de fibra de carbono como mecanorreceptores.
El dedo biónico descrito en Informes celulares Ciencias físicas consiste en un haz de fibras de carbono con un cilindro de metal de 0.5 mm de diámetro montado en la parte superior como punta de contacto. Las fibras se conectan a un módulo de procesamiento de señales, que contiene módulos controladores y de adquisición de señales que se combinan con el sensor para establecer un sistema de retroalimentación táctil.
El dedo biónico escanea un objeto aplicando presión a la superficie, detectando estructuras externas e internas a medida que avanza. Mide el grado de compresión de una superficie, lo que proporciona información sobre la relativa suavidad o rigidez del objeto que se toca. El dedo biónico puede alcanzar una resolución espacial de al menos 500 µm en el x y y planos y 200 µm en el z dirección del eje.
Luo y los co-investigadores principales Zhiming Chen y Yizhou Li realizaron una serie de investigaciones utilizando el dedo biónico para examinar objetos complejos. Una prueba incluyó el reconocimiento de una letra "A" rígida enterrada debajo de una capa exterior de silicio blando. También probaron el dedo biónico con un esqueleto humano simulado que comprende una capa de "piel" de silicona suave, una capa de "músculo", una capa que contiene vasos sanguíneos simulados y "huesos" esqueléticos de polímero duro.
El dedo biónico reprodujo con precisión la estructura del tejido y localizó un vaso sanguíneo simulado debajo de la capa muscular. Los investigadores advierten que se necesitan mejoras con respecto a la reconstrucción de los vasos sanguíneos con mayor precisión y para permitir que el dedo reconozca estructuras 3D más complejas.
Los investigadores también estudiaron la capacidad del dedo biónico para diagnosticar problemas en dispositivos electrónicos. Después de que el dedo escaneara la superficie de un sistema de circuito flexible encapsulado, usaron los datos para crear un mapa 3D de sus componentes eléctricos internos. El dispositivo localizó con precisión el lugar donde se desconectó el circuito e identificó un orificio mal perforado sin atravesar la capa de encapsulación.
La densidad de detección inteligente de la piel supera la punta de un dedo
“Actualmente estamos tratando de incorporar el dedo biónico en robots o prótesis, porque queremos investigar su uso en ingeniería robótica y biomédica”, dice Chen. Mundo de la física. “Estamos desarrollando el dedo biónico con la capacidad de detección omnidireccional en superficies arbitrarias y mejorando su sensibilidad y resolución”.
Las aplicaciones clínicas futuras, sugiere Chen, podrían incluir el uso del dedo biónico para ayudar a los médicos a diagnosticar bultos debajo de la piel, como los causados por lesiones de cáncer de mama. “Un dedo biónico de consumo podría ser como un monitor de presión arterial en el hogar, detectando algo en el cuerpo que no es normal, pero con la capacidad de transmitir datos a un médico para su evaluación y diagnóstico”, agrega. “Anticipamos que también será una excelente herramienta para pruebas industriales o de investigación no invasivas”.
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/bionic-finger-creates-3d-maps-of-human-tissue/
