El primer sensor montado en la punta del dedo del mundo que mantiene la sensibilidad del usuario
Un sensor nanométrico ultrafino para medir el sentido del tacto
Científicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y de la Universidad de Tokio han desarrollado un sensor de presión ultrafino que se puede fijar directamente a la piel. Puede medir cómo interactúan los dedos con los objetos para producir datos valiosos para aplicaciones tecnológicas o médicas. El sensor tiene un efecto imperceptible en la sensibilidad y la capacidad de los usuarios para agarrar objetos, y es muy resistente a la interrupción por roce.
El sensor ultrafino de nanomateriales tiene un efecto imperceptible en la sensibilidad de los usuarios y en su capacidad de agarrar objetos.
Someya-Yokota-Lee Group / The University of Tokyo
Nuestras manos y dedos son nuestras principales herramientas para la interacción directa con los materiales, otros seres humanos y nuestro entorno inmediato. Descubrir cómo funciona realmente el sentido del tacto y tener formas de registrarlo sería un gran beneficio no sólo para la investigación en los campos de la medicina, los deportes o la neuroingeniería, sino también para las habilidades de archivo.
Sin embargo, capturar estos datos no es fácil. Un sensor portátil en un dedo tiene que ser extremadamente delgado y flexible, porque las puntas de los dedos son tan sensibles que cualquier cosa podría afectar a la sensación. Además, un sensor que se lleva en las manos tiene que ser resistente al roce u otros daños físicos.
Para superar este problema, David Franklin, Profesor de Diagnóstico Neuromuscular en la TUM y sus colegas se asociaron con investigadores de la Universidad de Tokio. Aquí, un grupo de científicos dirigidos por el Profesor Takao Someya había desarrollado un sensor cubierto por cuatro capas ultrafinas de un material funcional y poroso llamado "nanomesh sensor", que "resultó ser simplemente perfecto", como dice Franklin.
Más delgado que un cabello humano
Una capa de nanofibras de poliuretano sirve como capa pasivadora y portadora. A esto le sigue una capa ultrafina de malla de oro, una capa intermedia de nanofibras de poliuretano recubiertas de parileno y finalmente otra capa de malla de oro. Una fina capa superior de nanofibras de poliuretano y alcohol polivinílico protege mecánicamente las cuatro capas del sensor.
"Ambas capas de nanomateriales fueron hechas por un proceso llamado electro hilado", dice Someya. Las fibras de poliuretano tienen un grosor de entre 200 y 400 nanómetros, unos doscientos el grosor de un cabello humano.
Las otras dos capas son una red de líneas parecida a una plantilla que forman el componente electrónico funcional del sensor. Están hechas de oro y utilizan un marco de soporte de alcohol polivinílico, un polímero que también se utiliza para lentes de contacto. Después del proceso de fabricación, el polímero es lavado para dejar sólo los rastros de oro que estaba soportando.
Efecto mínimo sobre la sensibilidad
Los investigadores realizaron una rigurosa serie de pruebas en los sensores con la ayuda de 18 participantes. Todos ellos 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 era exactamente el resultado que los investigadores buscaban.
"En el pasado, sólo teníamos instrumentos de medición relativamente rígidos que interferían con el sentido del tacto", dice Franklin. "Piense en su mascota en casa, tal vez su gato o perro. ¿Qué instrumento es lo suficientemente suave y sensible para medir la presión que utiliza al acariciarlo? Hasta ahora esto era imposible, pero con este nuevo sensor de nanomateriales aplicado en nuestros dedos, de repente podemos".
Diseñado para archivar el conocimiento de cualquier trabajo delicado
Una forma de utilizar las nuevas aplicaciones es el archivo digital de las delicadas artesanías de los artesanos. "Digamos que quieres estudiar cómo hacer un reloj artesanal", dice Franklin. "¿Cómo podríamos capturar la capacidad de los increíbles relojeros talentosos para la posteridad? Nos gustaría saber cómo recogen y manipulan las piezas pequeñas mientras construyen el reloj. Aplicando el ultra-delgado sensor de nanomateriales en la punta de los dedos, podríamos medir la fuerza y registrarla sin influir en el sentido del tacto del dedo".
De hecho, 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 equivalente a la presión atmosférica, 300 veces sin romperse, descubrieron los científicos. "Esto demuestra que podemos medir la manipulación de una gran variedad de objetos, esto nunca antes había sido posible."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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