Um dispositivo de ponta de dedo que imita de perto a sensação de interação com objetos reais, desenvolvido por uma equipe liderada por pesquisadores da UCL, abre caminho para aplicações no diagnóstico de perda de tato, videochamadas, cirurgia robótica e manuseio de resíduos perigosos.
O estudo, publicado em Comunicações da Natureza descreve o desenvolvimento da nova tecnologia relacionada ao toque, que permite o fornecimento de feedback realista na ponta do dedo humano para simular o toque de forma mais natural do que os dispositivos anteriores.
O design mais realista da tecnologia significa que ela ajudará a entender melhor as complexidades do nosso sentido do tato, com uma ampla gama de aplicações já sendo consideradas.
Uma aplicação potencial da tecnologia é melhorar o diagnóstico de pacientes que sofrem de perda de tato. Atualmente, isso é diagnosticado por um clínico tocando a pele com escovas de fibra única de peso crescente e perguntando ao paciente se ele consegue senti-la, dando uma indicação de onde a perda de sensibilidade está localizada e quão aguda ela é.
O sistema háptico bioinspirado (BAMH) poderia ser usado para automatizar esse processo, acelerando-o, liberando o tempo dos médicos e fornecendo mais dados empíricos nos quais basear os diagnósticos.
O professor Helge Wurdemann, um autor do estudo da UCL Mechanical Engineering, disse: “O sistema BAMH aumenta nossa capacidade de quantificar tanto a sensibilidade – a intensidade mínima de estímulo necessária para que humanos percebam um toque – quanto a diferenciação de estímulos em dedos humanos. Ao reduzir a subjetividade dos métodos de diagnóstico atuais, achamos que o sistema pode melhorar significativamente esse processo.”
A equipe tem aprovação ética para conduzir um ensaio clínico para testar esta aplicação, que está sendo configurado atualmente.
Outra aplicação potencial da tecnologia é melhorar técnicas de cirurgia robótica.
A Dra. Sara Abad, autora do estudo da UCL Mechanical Engineering, disse: “Os cirurgiões podem sentir a diferença entre tecido cancerígeno e tecido normal com as mãos, por exemplo, o que os ajuda a definir as margens de um tumor antes de removê-lo. Mas se eles estiverem realizando uma operação usando braços robóticos, seja na sala ou remotamente, essa capacidade tátil é perdida.
“Acreditamos que o sistema BAMH pode devolver um pouco dessa sensação e esperamos conduzir ensaios clínicos para testar essa teoria em um futuro próximo.”
A complexidade da percepção do toque humano tem sido uma barreira ao desenvolvimento de dispositivos eficazes relacionados ao toque, muitas vezes resultando em sistemas que lutam para fornecer feedback intuitivo e realista. O sistema BAMH, inspirado na maneira como a percepção humana funciona, aborda esses desafios estimulando os quatro tipos primários de receptores de toque na pele humana.
O professor Wurdemann disse: “O sentido humano do tato envolve sensações capturadas por quatro tipos de receptores, que estão presentes em diferentes proporções em diferentes áreas da ponta do dedo. Alguns são melhores em detectar bordas, por exemplo, enquanto outros são melhores em interpretar texturas. Quando tocamos objetos, estamos recebendo uma mistura complexa de estímulos que nos ajudam a percebê-los com precisão.
“O sistema que desenvolvemos pode produzir estímulos estáticos e pulsantes em vários pontos da ponta do dedo, com níveis de intensidade que podem cair abaixo ou exceder o limite de sensibilidade humana. Mais importante, esses estímulos são entregues dentro de uma faixa de frequência que corresponde à sensibilidade dos receptores de toque da pele, permitindo uma experiência de toque que emula de perto a sensação de interagir com objetos reais na vida cotidiana.”
Os pulsos emitidos pelo sistema BAHM ficam dentro da faixa de sensibilidade de 0’130 Hertz dos receptores de toque da pele. Isso permite uma ativação mais precisa dos receptores de toque nas áreas frontal, inferior e lateral do dedo, resultando em uma sensação mais precisa e seletiva.
O estudo também descobriu que a sensibilidade dos estímulos nos dedos humanos varia entre diferentes áreas da ponta do dedo e entre diferentes frequências, destacando a importância de fornecer o tipo correto de estímulo a cada área do dedo para obter uma experiência mais realista e precisa.
Dr. Abad disse: “Os sistemas de feedback de toque existentes geralmente exigem que os usuários passem por treinamento para que sejam capazes de interpretar corretamente os estímulos que estão experimentando, em parte porque a gama de sensações que os sistemas existentes podem fornecer é limitada e também por causa da rigidez desses sistemas. Esse desafio nos levou a perguntar: como podemos estimular a pele de uma forma que possa permitir um feedback de toque mais natural, reduzindo assim a necessidade de treinamento extensivo do usuário?
“Para lidar com isso, adotamos uma abordagem bioinspirada, focando em como nossa percepção de características como bordas de objetos, texturas e elasticidade da pele depende muito dos quatro principais tipos de receptores dentro da nossa pele. A tecnologia resultante oferece uma maneira de incorporar o toque em nossas interações sociais virtuais e também pode atuar como uma ferramenta de diagnóstico para percepção de toque para pacientes que apresentam perda de sensibilidade.”
No sábado, 14 de setembro, o Professor Wurdemann e o Dr. Abad Guaman apresentarão sua inovação no British Science Festival, sediado na University of East London. Os participantes do Festival terão a oportunidade de sentir, em primeira mão, como essa tecnologia simula sensações do mundo real em seus antebraços, mostrando como as conexões digitais e da vida real podem se aproximar.
O British Science Festival é uma celebração anual de ciência, tecnologia e inovação que viaja para um novo local a cada ano. Em 2024, o Festival será sediado pela University of East London, tornando esta a primeira visita do Festival a Londres desde 2000.
- University College London, Gower Street, Londres, WC1E 6BT (0) 20 7679 2000
