Dedos biônicos criam mapas 3D de tecido humano, eletrônicos e outros objetos complexos

E se, em vez de usar raios X ou ultrassom, pudéssemos usar o toque para obter imagens do interior de corpos humanos e dispositivos eletrônicos? Em um estudo publicado na revista Células Relatórios Ciências Físicas em 15 de fevereiro, os pesquisadores apresentam um dedo biônico que pode criar mapas 3D das formas e texturas internas de objetos complexos tocando sua superfície externa.

“Fomos inspirados pelos dedos humanos, que têm a percepção tátil mais sensível que conhecemos”, diz o autor sênior Jianyi Luo, professor da Universidade Wuyi. “Por exemplo, quando tocamos nossos próprios corpos com os dedos, podemos sentir não apenas a textura de nossa pele, mas também o contorno do osso abaixo dela.”

“Nosso dedo biônico vai além dos sensores artificiais anteriores que eram capazes apenas de reconhecer e discriminar entre formas externas, texturas de superfície e dureza”, diz o coautor Zhiming Chen, professor da Universidade Wuyi.

O dedo biônico “escaneia” um objeto movendo-se sobre ele e aplicando pressão – pense em um fluxo constante de cutucadas ou cutucadas. A cada cutucada, as fibras de carbono se comprimem, e o grau em que elas se comprimem fornece informações sobre a rigidez ou maciez relativa do objeto. Dependendo do material do objeto, ele também pode se comprimir quando cutucado pelo dedo biônico: objetos rígidos mantêm sua forma, enquanto objetos macios se deformam quando pressão suficiente é aplicada. Essas informações, juntamente com o local onde foram gravadas, são retransmitidas para um computador pessoal e exibidas na tela como um mapa 3D.

Os pesquisadores testaram a capacidade do dedo biônico de mapear as características internas e externas de objetos complexos feitos de vários tipos de materiais, como uma “letra A” rígida enterrada sob uma camada de silício macio, bem como objetos com formas mais abstratas. Quando eles o usaram para digitalizar um pequeno objeto composto feito de três materiais diferentes – um material interno rígido, um material interno macio e um revestimento externo macio – o dedo biônico foi capaz de discriminar não apenas entre o revestimento externo macio e o rígido interno. cumes, mas também poderia dizer a diferença entre o revestimento externo macio e o material macio que preenchia as ranhuras internas.

Em seguida, os pesquisadores testaram a capacidade do dedo de detectar e simular a imagem do tecido humano. Eles criaram esse tecido – consistindo de um componente esquelético, feito de três camadas de polímero rígido e uma camada de “músculo” de silicone macio – usando impressão 3D. O dedo biônico foi capaz de reproduzir um perfil 3D da estrutura do tecido e localizar um vaso sanguíneo simulado abaixo da camada muscular.

A equipe também explorou a capacidade do dedo biônico de diagnosticar problemas em dispositivos eletrônicos sem abri-los. Ao escanear a superfície de um dispositivo eletrônico defeituoso com o dedo biônico, os pesquisadores conseguiram criar um mapa de seus componentes elétricos internos e identificar o local em que o circuito foi desconectado, bem como um orifício mal feito, sem romper a camada de encapsulamento.

“Esta tecnologia tátil abre um caminho não óptico para testes não destrutivos do corpo humano e eletrônicos flexíveis”, diz Luo. “Em seguida, queremos desenvolver a capacidade do dedo biônico para detecção omnidirecional com diferentes materiais de superfície”.