Cercetătorii au dezvoltat o piele electronică personalizată pentru proteze avansate
O piele electronică dotată cu un sistem de senzori capabil să detecteze presiunea și temperatura ar putea ajuta, în viitor, persoanele amputate să recâștige senzația în protezele lor.
Studiul, realizat de cercetători de la Universitatea de Stat din Washington și publicat în revista Cell Reports Physical Science, poate să detecteze la o scară de zece ori mai fină decât senzorii comerciali actuali pentru mănuși.
Această abordare facilitează producerea de piei electronice de calitate medicală, ceea ce face ca feedback-ul tactil avansat să fie viabil pentru o adopție clinică pe scară largă. Această cercetare constituie o bază esențială pentru dezvoltarea unei pieli bionice complete care să integreze atât funcții de detectare, cât și de stimulare haptic pe proteze.
Stimularea haptic replică senzația tactilă. Oferind măcar o senzație parțială persoanelor amputate, aceasta ar putea îmbunătăți semnificativ capacitatea lor de a efectua diverse sarcini. Deși există deja piei electronice disponibile, acestea sunt costisitoare și au o rezoluție de detectare scăzută. În plus, adesea nu se potrivesc bine utilizatorilor și acoperă doar regiuni mici. De fapt, cu cât pieile electronice sunt adaptate mai bine la formele personalizate, cu atât performanța lor în detectare scade. De asemenea, cantitatea mare de date generate de matricile de senzori face ca acestea să nu funcționeze eficient în timp real.
„Adesea, aceste dispozitive sunt nevoite să facă compromisuri între confort și fiabilitate mecanică”, a declarat Shen.
Cercetătorii de la WSU au dezvoltat un sistem de senzori personalizabil pentru proteze, care se conformează formei variate a membrelor și mimează mai bine capacitățile de detectare ale pielii umane. Modulele de senzori create sunt structuri subțiri care integrează senzori de temperatură și presiune. Aceste elemente permit o detectare tactilă similară cu cea umană, facilitând identificarea sigură a texturii suprafeței și a proprietăților materialelor.
Cercetătorii au folosit o metodă de fabricație „scan-model-print” care permite o detectare cu densitate mare, concomitent cu fabricarea personalizată în 3D.
„Scannerul scanează practic proteza și apoi, pe baza geometriei, mapăm senzorii noștri ca un sistem de detectare multimodal cu acea geometrie”, a explicat Kaiyan Qiu. „Acest lucru permite sistemului nostru de detectare să aibă o acoperire uniformă pe întreaga regiune liberă a protezelor.”
Senzorii sunt preciși și fiabili, având capacitatea de a măsura atât presiunea, cât și temperatura cu o densitate mare pe o suprafață plană sau curbată. În loc să necesite adezivi, modulele de senzori se conectează între ele precum piesele de Lego.
„Metoda noastră principală de fabricație, care utilizează imprimarea 3D și tăierea cu laser, este relativ simplă, așa că ar putea fi destul de ieftină și convenabilă”, a adăugat Qiu.
Cercetătorii au depus o declarație de invenție pentru un brevet provizoriu la echipa de Inovație și Antreprenoriat a biroului de cercetare WSU. Aceștia lucrează, de asemenea, la un actuator care va transforma semnalele de detectare ale pielii electronice în stimulări, permițând astfel unui amputat să perceapă ceea ce atinge. Acest lucru va implica transformarea semnalelor de detectare în stimulare și semnalizare a nervilor din apropiere.
Shen, care este student în programul NRT-LEAD, a menționat că a avut un interes de lungă durată în a ajuta persoanele aflate în recuperare și are experiență în domeniul senzorilor și imprimării 3D. „Prin acest proiect, mi-am combinat interesele. Cred că ceea ce facem în cadrul acestui proiect va ajuta cu adevărat persoanele amputate să-și facă viața mai ușoară cu dispozitivul nostru.”
