“Dedo biônico” cria mapas 3D de tecido humano

Por Docmedia

30 março 2023

Pesquisadores da Universidade de Wuyi, na China, desenvolveram um dedo biônico inteligente capaz de realizar tomografia tátil de subsuperfície. Enquanto os sensores artificiais anteriores só podiam reconhecer recursos externos, o novo sistema pode identificar as formas e texturas internas de objetos complexos em camadas simplesmente tocando suas superfícies externas. Em seguida, ele transmite os dados de superfície e subsuperfície para um computador para criar mapas 3D.

Esse recurso anuncia o uso futuro de dedos biônicos inteligentes em diagnóstico por imagem, como substituto ou complemento para exames de ultrassom ou raio-X.

“Fomos inspirados pelos dedos humanos, que têm a percepção tátil mais sensível que conhecemos”, diz o autor sênior Jianyi Luo. “Quando um dedo toca um peito humano, ele pode sentir o contorno do osso, bem como o tecido mole acima dele.”

Os pesquisadores explicam que quando a pele de um dedo humano toca em algo, ela sofre deformações mecânicas como compressão, alongamento ou arrasto. “Essas deformações estimulam os mecanorreceptores a emitir impulsos elétricos. Os impulsos elétricos viajam pelo sistema nervoso central até o córtex somatossensorial do cérebro e são finalmente integrados pelo cérebro para reconhecer as características do material”, escrevem eles.

Inspirada por esse processo, a equipe projetou o dedo biônico inteligente usando feixes de fibra de carbono como mecanorreceptores.

O dedo biônico descrito no Cell Reports Physical Science consiste em um feixe de fibras de carbono com um cilindro de metal de 0,5 mm de diâmetro montado no topo como ponta de contato. As fibras se conectam a um módulo de processamento de sinal, que contém aquisição de sinal e módulos controladores que se combinam com o sensor para estabelecer um sistema de feedback tátil.

O dedo biônico escaneia um objeto aplicando pressão na superfície, detectando estruturas externas e internas à medida que ele se move. Ele mede o grau de compressão de uma superfície, o que fornece informações sobre a suavidade ou rigidez relativa do objeto que está sendo tocado. O dedo biônico pode atingir uma resolução espacial de pelo menos 500 µm nos planos x e y e 200 µm na direção do eixo z.

Luo e os co-investigadores principais Zhiming Chen e Yizhou Li realizaram uma série de investigações usando o dedo biônico para examinar objetos complexos. Um teste incluiu o reconhecimento de uma letra “A” rígida enterrada sob uma camada externa de silício macio. Eles também testaram o dedo biônico com um esqueleto humano simulado compreendendo uma camada de “pele” de silício macio, uma camada de “músculo”, uma camada contendo vasos sanguíneos simulados e “ossos” esqueléticos de polímero rígido.

O dedo biônico reproduziu com precisão a estrutura do tecido e localizou um vaso sanguíneo simulado abaixo da camada muscular. Os pesquisadores alertam que é necessário melhorar a reconstrução dos vasos sanguíneos com maior precisão e permitir que o dedo reconheça estruturas 3D mais complexas.

Os pesquisadores também investigaram a capacidade do dedo biônico de diagnosticar problemas em dispositivos eletrônicos. Depois que o dedo escaneou a superfície de um sistema de circuito flexível encapsulado, eles usaram os dados para criar um mapa 3D de seus componentes elétricos internos. O dispositivo localizou com precisão onde o circuito foi desconectado e identificou um orifício mal feito sem romper a camada de encapsulamento.

“Atualmente, estamos tentando incorporar o dedo biônico em robôs ou próteses, porque queremos investigar seu uso na engenharia robótica e biomédica”, disse Chen ao Physics World. “Estamos desenvolvendo o dedo biônico com capacidade de detecção omnidirecional em superfícies arbitrárias e melhorando sua sensibilidade e resolução.”

Aplicações clínicas futuras, sugere Chen, podem incluir o uso do dedo biônico para ajudar os médicos a diagnosticar nódulos sob a pele, como os causados por lesões de câncer de mama. “Um dedo biônico do consumidor pode ser como um monitor de pressão arterial doméstico, detectando algo no corpo que não é normal, mas com a capacidade de transmitir dados a um médico para avaliação e diagnóstico”, acrescenta. “Prevemos que também será uma excelente ferramenta para testes industriais ou de pesquisa não invasivos”.

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Fonte: https://physicsworld.com/a/bionic-finger-creates-3d-maps-of-human-tissue/

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