Sarung Tangan Penginderaan Sentuh Merasakan Tekanan

Sensor baru dari MIT mendeteksi perubahan tekanan kecil dan cepat di ujung jari. Saat ditempatkan di sarung tangan sutra, komponen seperti stud membantu menciptakan gambaran yang berharga bagi dokter.

Penemu sensor yang sangat selaras, yang menangkap sedikit getaran di seluruh kulit, memberikan peta tekanan spesifik yang suatu hari nanti dapat mendukung pasien dengan berbagai bantuan, mulai dari pemantauan denyut nadi sederhana hingga pemulihan fungsi motorik yang kompleks.

Tim yang berbasis di Cambridge, MA membayangkan mengintegrasikan sensor tekanan tidak hanya ke dalam sarung tangan taktil tetapi juga ke dalam perekat fleksibel untuk melacak detak jantung, tekanan darah, dan tanda-tanda vital lainnya.

“Kesederhanaan dan keandalan struktur penginderaan kami sangat menjanjikan untuk keragaman aplikasi perawatan kesehatan, seperti deteksi denyut nadi dan pemulihan kemampuan sensorik pada pasien dengan disfungsi taktil,” kata Nicholas Fang , profesor teknik mesin di MIT, dalam rilis berita baru-baru ini.

Cara Membuat Peta Tekanan

Para peneliti MIT melapisi bagian dalam sarung tangan dengan detektor kecil berukuran kernel yang dirancang untuk memetakan perubahan tekanan yang halus. Sarung tangan menghasilkan tata letak tekanan tertentu, atau peta, tergantung pada objek yang dipegang.

Sarung tangan sensor mencatat perbedaan tekanan antara balon yang dipegang dan gelas kimia, misalnya. Memegang balon menghasilkan sinyal tekanan yang relatif merata di seluruh telapak tangan, sementara memegang gelas kimia menciptakan tekanan yang lebih kuat di ujung jari.

Tim berencana menggunakan sarung tangan untuk mengidentifikasi pola tekanan untuk tugas-tugas lain, seperti menulis dengan pena dan menangani benda-benda rumah tangga lainnya. Alat bantu taktil suatu hari nanti dapat membantu pasien dengan disfungsi motorik untuk mengkalibrasi dan memperkuat ketangkasan dan cengkeraman tangan mereka, menurut Prof. Fang.

“Beberapa keterampilan motorik halus tidak hanya membutuhkan pengetahuan bagaimana menangani objek, tetapi juga seberapa besar kekuatan yang harus diberikan,” kata Prof. Fang. “Sarung tangan ini dapat memberi kami pengukuran kekuatan mencengkeram yang lebih akurat untuk kelompok kontrol dibandingkan pasien yang pulih dari stroke atau kondisi neurologis lainnya."

Fang dan rekan-rekannya merinci hasil mereka dalam sebuah studi dari Nature Communications . Rekan penulis studi ini termasuk Huifeng Du dan Liu Wang di MIT, bersama dengan kelompok profesor Chuanfei Guo di Southern University of Science and Technology (SUSTech) di China.

Merasakan Hal-Hal Kecil

Sensor taktil menukar lapisan dielektrik konvensional dengan bahan alami yang mengejutkan:keringat manusia. Keringat mengandung ion natrium dan klorida, yang terakumulasi dan memiliki kekuatan untuk mengubah kapasitansi antara dua elektroda tipis dan datar yang ditempatkan pada kulit.

Tim MIT meningkatkan sensitivitas elektroda penginderaan dengan menambahkan sekelompok kecil, bengkok, rambut konduktif. Faktanya, elektroda penginderaan tipis seukuran kernel dilapisi dengan ribuan filamen mikroskopis emas, atau "mikropillar".

Dalam studi mereka, Fang dan para penemunya menunjukkan bahwa sensor dapat secara akurat mengukur sejauh mana kelompok mikropilar bengkok sebagai respons terhadap berbagai gaya dan tekanan.

Ketika tekanan diterapkan, katakanlah, sudut elektroda, rambut-rambut di wilayah tertentu itu menekuk sebagai respons, dan mengumpulkan ion dari kulit; derajat dan lokasi ion kemudian dapat diukur dan dipetakan dengan tepat.

Sensor mampu menangkap fase halus dalam denyut nadi seseorang, seperti puncak yang berbeda dalam siklus yang sama.

“Denyut nadi adalah getaran mekanis yang juga dapat menyebabkan deformasi kulit, yang tidak dapat kita rasakan, tetapi pilar dapat menangkapnya,” kata Fang.

Dalam T&J singkat dengan Ringkasan Teknologi di bawah ini, Fang menjelaskan lebih lanjut tentang kemungkinan peta tekanan, lebih dari sekadar denyut nadi.

Ringkasan Teknologi :Apa aplikasi atau area aplikasi paling menarik yang Anda bayangkan untuk teknologi ini? Mengapa sarung tangan ini begitu penting, menurut Anda?

Prof. Nicholas Fang :Kami membayangkan bahwa integrasi umpan balik haptic fidelitas tinggi ke dalam kain dan tekstil akan membuka aplikasi perangkat medis dan perawatan kesehatan baru, seperti memulihkan kemampuan sensorik pada pasien dengan disfungsi taktil, dan juga memungkinkan game dan pelatihan VR/AR.

Ringkasan Teknologi :Mengapa mengambil peta tekanan begitu penting? Apa yang dapat Anda lakukan dengan peta tekanan setelah Anda memilikinya?

Prof. Nicholas Fang :Saya pikir peta tekanan resolusi tinggi yang diukur dengan sarung tangan pintar, yang tidak peka terhadap artefak gerak, dapat memberikan penilaian keterampilan motorik tangan dan jari yang lebih akurat untuk aplikasi perawatan titik. Sarung tangan kami membuka peluang untuk memantau ketangkasan tangan dan jari secara konstan [selama aktivitas], seperti menyusun teka-teki, menyortir manik-manik, melipat kartu, bermain permainan papan, atau mengikat tali sepatu.

Lebih Banyak Sensor di Ringkasan Teknologi

Jari robot penggali dari MIT menggunakan penginderaan taktil untuk mengidentifikasi objek di bawah tanah.

Bahan penginderaan mandiri yang "sadar diri" dapat digunakan di stent jantung, jembatan, dan bahkan di luar angkasa.

Sensor yang dapat dikenakan mendeteksi gas beracun, dengan hologram.

Ringkasan Teknologi :Apa yang menginspirasi Anda untuk merasakan keringat? Apa pro dan kontra menggunakan keringat?

Prof. Nicholas Fang :Hanya untuk memperjelas, hanya sedikit keringat pada kulit yang terhidrasi secara alami yang dibutuhkan agar sarung tangan kita bekerja, dan ini dipenuhi oleh kulit kita dalam kondisi fisiologis.

Pada desain sensor kami, kami terinspirasi oleh dua ide.

Salah satunya adalah sensor rambut panjang yang ditemukan pada serangga, seperti laba-laba pengembara yang memiliki indera peraba dan getaran tanah yang luar biasa.

Yang lainnya adalah pada pengaturan elektroda-pada-kulit yang diterapkan secara luas dalam perawatan kesehatan, dan inovasi kami di sini adalah untuk memanfaatkan deformasi yang ditentukan dari kain karbon, pilar PET [polyethylene terephthalate] yang direkatkan secara elektrostatik yang berada dalam kontak yang sesuai dengan kulit yang terhidrasi, dan PET berbondong-bondong ini micropillars bertindak sebagai perangkat penginderaan tekanan dengan sensitivitas luar biasa terhadap perubahan halus dari gaya yang diterapkan.

Ringkasan Teknologi :Apa yang akan Anda kerjakan selanjutnya dengan sarung tangan ini?

Prof. Nicholas Fang :Selanjutnya, kami akan mengevaluasi persepsi tekstur bahan yang berbeda pada sarung tangan pintar sehingga dapat lebih meningkatkan indera peraba manusia yang penting untuk menggenggam dan memanipulasi objek kecil.

Bagaimana menurutmu? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.