Un sensor de presión en la punta de los dedos

Unos investigadores han desarrollado un sensor de presión ultrafino que puede ser fijado directamente a la piel. De este modo, puede medir cómo interactúan los dedos con los objetos para producir datos útiles para aplicaciones médicas y tecnológicas. El sensor tiene un efecto mínimo sobre la sensibilidad y la capacidad de los usuarios para agarrar objetos, y es resistente a la alteración por rozamiento. El equipo también espera que su sensor pueda ser utilizado para la novedosa tarea de archivar digitalmente las habilidades de los artesanos.

Hay muchas razones por las que los investigadores desean registrar el movimiento y otros detalles físicos asociados con las manos y los dedos. Nuestras manos son nuestras principales herramientas para interactuar y para manipular directamente los materiales y nuestros entornos inmediatos. Al registrar la forma en que las manos realizan diversas tareas, se podría ayudar a los investigadores en campos como el deporte y la ciencia médica, así como la neuroingeniería y más. Pero capturar estos datos no es fácil.

"Las puntas de nuestros dedos son extremadamente sensibles, tan sensibles de hecho que una lámina de plástico superfina de solo unas millonésimas de metro de grosor es suficiente para afectar las sensaciones de alguien", dijo el profesor Sunghoon Lee del Grupo Someya de la Universidad de Tokio. "Por lo tanto, un sensor que se pueda llevar en los dedos tiene que ser extremadamente delgado. Pero esto obviamente lo hace muy frágil y susceptible a daños por roces o acciones físicas repetidas. Para superar esto, creamos un material funcional especial que es delgado y poroso, llamado nanomalla".

El sensor de poliuretano y oro puede resistir fuerzas de corte y rozamiento. (Foto: © 2020 Someya et al.)

Lee y su equipo hicieron dos tipos de capas para sus sensores. Ambas capas fueron hechas por un proceso que se asemeja a una araña tejiendo su red. Una es una malla de poliuretano aislante con fibras de unos 200 a 400 nanómetros de grosor, alrededor de una quinta parte del grosor de un cabello humano. La segunda capa es una red de líneas que forma el componente electrónico funcional del sensor. Está hecho de oro y utiliza un marco de soporte de alcohol polivinílico, que a menudo se encuentra en las lentes de contacto, y que después de su fabricación se lava para dejar solo los rastros de oro que estaba sosteniendo. Múltiples capas se combinan para formar un sensor funcional de presión y movimiento.

"Realizamos un riguroso conjunto de pruebas en nuestros sensores con la ayuda de 18 sujetos de prueba", dijo Lee. "Confirmaron que los sensores eran imperceptibles y no afectaban ni a la capacidad de agarrar objetos por fricción, ni a la sensibilidad percibida en comparación con la realización de la misma tarea sin un sensor conectado. Este es exactamente el resultado que esperábamos".

Es la primera vez en el mundo que se ha demostrado con éxito un sensor montado en la punta de los dedos que no afecta a la sensibilidad de la piel. Y el sensor mantuvo su rendimiento como sensor de presión incluso después de ser frotado contra una superficie con una fuerza de 100 kilopascales, aproximadamente equivalente a la presión atmosférica, 300 veces sin romperse. Una aplicación novedosa que el equipo desearía ver es el registro y archivo digital de la delicada artesanía de los artesanos o incluso el trabajo de cirujanos altamente cualificados. Si estos procesos pueden ser registrados, podría ser posible entrenar a máquinas para que realicen las tareas con un grado de fidelidad mayor que el que se ha logrado hasta ahora. (Fuente: NCYT Amazings)