„Degetul bionic” creează hărți 3D ale țesutului uman

Cercetatorii de la Universitatea Wuyi în China au dezvoltat un deget bionic inteligent capabil de tomografie tactilă subterană. În timp ce senzorii artificiali anteriori puteau recunoaște doar caracteristicile externe, noul sistem poate identifica formele și texturile interne ale obiectelor complexe stratificate prin simpla atingere a suprafețelor lor exterioare. Apoi transmite datele de suprafață și subterană către un computer pentru a crea hărți 3D.

Această capacitate anunță utilizarea viitoare a degetelor bionice inteligente în imagistica de diagnosticare, ca înlocuitor sau completare pentru examenele cu ultrasunete sau cu raze X.

„Ne-am inspirat degetele umane, care au cea mai sensibilă percepție tactilă pe care o cunoaștem”, spune autorul principal. Jianyi Luo. „Când un deget atinge un piept uman, poate simți conturul osului, precum și țesutul moale de deasupra acestuia.”

Cercetătorii explică că atunci când pielea unui deget uman atinge ceva, acesta suferă o deformare mecanică, cum ar fi compresie, întindere sau tragere. „Aceste deformații stimulează mecanoreceptorii să emită impulsuri electrice. Impulsurile electrice călătoresc prin sistemul nervos central către cortexul somatosenzorial al creierului și sunt în cele din urmă integrate de creier pentru a recunoaște caracteristicile materialului”, scriu ei.

Inspirată de acest proces, echipa a proiectat degetul bionic inteligent folosind grinzi din fibră de carbon ca mecanoreceptori.

Degetul bionic descris în Rapoarte celulare Știință fizică constă dintr-un mănunchi de fibre de carbon cu un cilindru metalic cu diametrul de 0.5 mm montat deasupra ca vârf de contact. Fibrele se conectează la un modul de procesare a semnalului, care conține module de achiziție a semnalului și de control care se combină cu senzorul pentru a stabili un sistem de feedback tactil.

Degetul bionic scanează un obiect aplicând presiune pe suprafață, detectând atât structurile externe, cât și cele interne pe măsură ce se deplasează. Măsoară gradul de compresie al unei suprafețe, care oferă informații despre moliciunea sau rigiditatea relativă a obiectului atins. Degetul bionic poate atinge o rezoluție spațială de cel puțin 500 µm în x și y avioane și 200 µm în z direcția axei.

Luo și co-investigatorii principali Zhiming Chen și Yizhou Li, au efectuat o serie de investigații folosind degetul bionic pentru a examina obiecte complexe. Un test a inclus recunoașterea unei litere rigide „A” îngropată sub un strat exterior moale de siliciu. Ei au testat, de asemenea, degetul bionic cu un schelet uman simulat care cuprinde un strat de „piele” moale de silicon, un strat „muscular”, un strat care conține vase de sânge simulate și „oase” scheletice din polimer dur.

Degetul bionic a reprodus cu acuratețe structura țesutului și a localizat un vas de sânge simulat sub stratul muscular. Cercetătorii sfătuiesc că sunt necesare îmbunătățiri în ceea ce privește reconstrucția vaselor de sânge cu o precizie mai mare și pentru a permite degetului să recunoască structuri 3D mai complexe.

Cercetătorii au investigat, de asemenea, capacitatea degetului bionic de a diagnostica problemele din dispozitivele electronice. După ce degetul a scanat suprafața unui sistem de circuit flexibil încapsulat, au folosit datele pentru a crea o hartă 3D a componentelor sale electrice interne. Dispozitivul a fost localizat exact acolo unde circuitul a fost deconectat și a identificat o gaură greșită, fără a sparge stratul de încapsulare.

Densitatea de detectare inteligentă a pielii depășește vârful degetului

„În prezent încercăm să încorporăm degetul bionic în roboți sau proteze, pentru că vrem să investigăm utilizarea lui în inginerie robotică și biomedicală”, spune Chen. Lumea fizicii. „Dezvoltăm degetul bionic cu capacitatea de detectare omnidirecțională pe suprafețe arbitrare și îmbunătățim sensibilitatea și rezoluția acestuia.”

Aplicațiile clinice viitoare, sugerează Chen, ar putea include utilizarea degetului bionic pentru a ajuta medicii să diagnosticheze nodurile sub piele, cum ar fi cele cauzate de leziunile cancerului de sân. „Un deget bionic de consum ar putea fi ca un monitor de tensiune arterială acasă, detectând ceva în organism care nu este normal, dar cu capacitatea de a transmite date unui medic pentru evaluare și diagnostic”, adaugă el. „Apreciem că va fi, de asemenea, un instrument excelent pentru testarea industrială sau de cercetare neinvazivă.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/bionic-finger-creates-3d-maps-of-human-tissue/