Insinyur MIT Mengembangkan Sarung Tangan Sensor Sentuh Tinggi Presisi untuk Diagnostik Medis
Sensor baru dari MIT mendeteksi perubahan tekanan kecil dan cepat di ujung jari. Saat ditempatkan pada sarung tangan sutra, komponen seperti poros membantu menciptakan gambar berharga untuk dokter.
Penemu sensor yang sangat sensitif ini, yang menangkap getaran halus di seluruh kulit, memberikan peta tekanan spesifik yang suatu saat dapat mendukung pasien dengan berbagai bantuan, dari pemantauan detak jantung sederhana hingga pemulihan fungsi motor yang kompleks.
Tim berbasis di Cambridge, MA membayangkan integrasi sensor tekanan tidak hanya ke dalam sarung tangan taktil tetapi juga ke dalam perekat lentur untuk melacak detak jantung, tekanan darah, dan tanda vital lainnya.
"Kesederhanaan dan keandalan struktur sensori kami menjanjikan banyak aplikasi perawatan kesehatan, seperti deteksi detak jantung dan pemulihan kemampuan sensoris pada pasien dengan disfungsi taktil," kata Nicholas Fang, profesor insinyur mekanik di MIT, dalam rilis berita terbaru.
Cara Membuat Peta Tekanan
Peneliti MIT melapisi dalam sarung tangan dengan detektor kecil seukuran biji jagung yang dirancang untuk memetakan perubahan halus dalam tekanan. Sarung tangan menghasilkan tata letak tekanan spesifik, atau peta, tergantung pada objek yang dipegang.
Sarung tangan sensor mencatat perbedaan tekanan antara balon yang dipegang dan gelas beaker, misalnya. Memegang balon menghasilkan sinyal tekanan yang relatif merata di seluruh telapak tangan, sementara memegang beaker menciptakan tekanan yang lebih kuat di ujung jari.
Tim berencana menggunakan sarung tangan untuk mengidentifikasi pola tekanan untuk tugas lain, seperti menulis dengan pena dan menangani objek rumah tangga lainnya. Alat bantu taktil suatu saat dapat membantu pasien dengan disfungsi motor untuk menyesuaikan dan memperkukuh kekangkangan dan gerakan pegangan tangan mereka, menurut Prof. Fang.
"Beberapa keterampilan motor halus memerlukan tidak hanya mengetahui cara menangani objek, tetapi juga seberapa besar gaya yang harus diberikan," kata Prof. Fang. "Sarung tangan ini dapat memberikan pengukuran gaya pegangan yang lebih akurat untuk kelompok kontrol versus pasien yang pulih dari stroke atau kondisi neurologis lainnya."
Fang dan rekan-rekannya detail hasil mereka dalam studi dari Nature Communications. Co-penulis studi termasuk Huifeng Du dan Liu Wang di MIT, bersama dengan kelompok profesor Chuanfei Guo di Southern University of Science and Technology (SUSTech) di China.
Mengindera Hal-Hal Kecil
Sensor taktil mengganti lapisan dielektrik konvensional dengan bahan alami yang mengejutkan: keringat manusia. Keringat mengandung ion sodium dan klorida, yang menyelimuti dan memiliki kekuatan untuk mengubah kapasitansi di antara dua elektroda tipis, datar yang ditempatkan di kulit.
Tim MIT meningkatkan sensitivitas elektroda sensori dengan menambahkan kumpulan rambut konduktif kecil, lentur. Elektroda sensori kecil seukuran biji jagung, sebenarnya, dilapisi dengan ribuan filamen mikro emas ini, atau "micropillars."
Dalam studi mereka, Fang dan penemu mendemonstrasikan bahwa sensor dapat mengukur dengan seberapa besar kelompok micropillars membengkok sebagai respons terhadap berbagai gaya dan tekanan.
Ketika tekanan diterapkan pada, misalnya, sudut elektroda, rambut di wilayah tertentu tersebut membengkak sebagai respons, dan mengumpulkan ion dari kulit; derajat dan lokasi ion kemudian dapat diukur dan dipetakan dengan presisi.
Sensor mampu menangkap fase halus dalam detak jantung seseorang, seperti puncak yang berbeda dalam satu siklus yang sama.
"Detak jantung adalah getaran mekanis yang juga dapat menyebabkan deformasi kulit, yang tidak dapat kita rasakan, tetapi pilar dapat menangkap," kata Fang.
Dalam singkat Q&A dengan Tech Briefs di bawah, Fang menjelaskan lebih banyak tentang kemungkinan peta tekanan, lebih dari sekadar detak jantung.
Tech Briefs: Aplikasi atau area aplikasi yang paling menarik yang Anda bayangkan untuk teknologi ini? Mengapa sarung tangan ini begitu penting menurut Anda?
Prof. Nicholas Fang: Kami membayangkan integrasi umpan balik haptic fidelitas tinggi ke dalam kain dan tekstil akan membuka aplikasi perawatan medis dan kesehatan baru, seperti memulihkan kemampuan sensoris pada pasien dengan disfungsi taktil, dan itu juga dapat mengaktifkan game dan pelatihan VR/AR.
Tech Briefs: Mengapa membuat 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 oleh sarung tangan pintar, yang tidak sensitif terhadap artefak gerakan, dapat memberikan penilaian yang lebih akurat tentang keterampilan motor tangan dan jari untuk aplikasi point-of-care. Sarung tangan kami membuka kesempatan untuk pemantauan konstan kekangkahan dan gerakan jari [selama aktivitas], seperti merakit teka-teki, mengurutkan benang manik, melipat kartu, bermain permainan papan, atau mengikat sepatu.
Sensor Lainnya di Tech Briefs
Jari penggali robot dari MIT menggunakan sensori taktil untuk mengidentifikasi objek di bawah tanah.
Bahan sensori yang "sadar diri," menyala sendiri dapat digunakan dalam stent jantung, jembatan, dan bahkan angkasa.
Sensor dapat ditekan mendeteksi gas beracun, dengan hologram.
Tech Briefs: Apa yang menginspirasi Anda untuk merasakan dengan keringat? Apa pro dan kontra menggunakan keringat?
Prof. Nicholas Fang: Hanya untuk memperjelas, hanya jumlah keringat yang minimal pada kulit yang alami terhidrasi yang diperlukan untuk sarung tangan kami bekerja, dan ini terpenuhi oleh kulit kami di bawah kondisi fisiologis.
Pada desain sensor kami, kami terinspirasi oleh dua ide.
Salah satu adalah sensor rambut panjang yang ditemukan pada serangga, seperti lompat lompat yang memiliki indra sentuhan dan getaran tanah yang luar biasa.
Yang lain adalah pada setup elektroda-di-kulit yang banyak digunakan dalam perawatan kesehatan, dan inovasi kami di sini adalah untuk memanfaatkan deformasi yang ditentukan dari kain karbon, pilar PET [polyethylene terephthalate] yang di-flock secara elektrostatis yang dalam kontak konformal dengan kulit terhidrasi, dan pilar PET mikro yang di-flock ini bertindak sebagai perangkat sensori tekanan dengan sensitivitas luar biasa terhadap perubahan halus dari gaya yang diterapkan.
Tech Briefs: Apa yang akan Anda kerjakan selanjutnya dengan sarung tangan ini?
Prof. Nicholas Fang: Selanjutnya, kami akan mengevaluasi persepsi tekstur dari berbagai bahan pada sarung tangan pintar sehingga mereka dapat lebih meningkatkan indra sentuhan manusia yang penting untuk menangkap dan memanipulasi objek kecil.
Apa pendapat Anda? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.
