Robô-Minhoca - Instituto de Tecnologia Mas

               Pesquisadores liderados pelo engenheiro mecânico Yoonho Kim, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, apresentaram uma prova conceito para um robô miniaturizado, macio e altamente flexível capaz de navegar pelos capilares estreitos do cérebro humano. O amplo design da máquina não é, por si só, incomum. Ela se enquadra em uma classe conhecida no jargão como robôs de continuum suave - e, mais coloquialmente, como robôs-cobra. Variantes já estão sendo testadas para uso em cirurgia cardíaca, porém ainda são grandes demais para navegar pela delicada vasculatura do cérebro.

               Os pesquisadores construíram um modelo virtual em escala para representar a vasculatura do cérebro, cheia de cantos apertados, rotas tortuosas e obstáculos na forma de aneurismas simulados. Um análogo digital de robô-cobra de Kim conseguiu passar com facilidade e também foi capaz de demonstrar um pequeno laser embutido, usado para realizar cirurgias. Esse conceito criado pela equipe do engenheiro mostra um grande avanço para a tecnologia na medicina. Os robôs atuais ainda sofrem com certas restrições, como tamanho e atrito.

               Até agora, no entanto, considerações físicas e mecânicas impuseram restrições à miniaturização. Os sistemas de propulsão, direção e potência - incluindo ímãs rígidos e redes hidráulicas - restringiram os robôs a escalas de centímetros ou, às vezes, de milímetros. Porém, ainda assim eram grandes demais para navegar na vasculatura do cérebro. Um segundo problema com projetos de continuum suave foi o atrito. Muito parecido com um verme que se move pelo solo, os robôs raspam o ambiente, gerando calor e podendo causar danos aos tecidos. A versão projetada por Kim e colegas, no entanto, ajuda bastante na solução da maioria dos problemas. O corpo é feito de uma matriz polimérica macia - que pode ser impressa em 3D ou moldada por injeção -, na qual é implantada uma rede de micropartículas magnéticas. Os mini-ímãs, ativados em conjunto ou individualmente por um cirurgião-roboticista, podem ser usados para determinar a direção da locomoção.

               Uma pele de hidrogel, com apenas alguns nanômetros de profundidade e feita de polímeros reticulados, reveste a parte externa do robô. Os pesquisadores dizem que, em testes, o revestimento reduziu o atrito em comparação com os dispositivos já existentes. Além disso, a ausência de componentes rígidos, fios ou sacos cheios de fluido permite que a cobra-robótica seja produzida em escalas submilimétricas. A pesquisa até o momento foi realizada em modelos de computador ou amostras de tecidos. Os pesquisadores admitem que são necessários mais testes - particularmente nas áreas de biocompatibilidade e vida útil mecânica - antes que os testes em humanos possam começar.

Fonte: Cosmos Magazine

Robô-minhoca em miniatura podem realizar cirurgias cerebrais em breve

Robô-Minhoca - Instituto de Tecnologia Mas

               Pesquisadores liderados pelo engenheiro mecânico Yoonho Kim, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, apresentaram uma prova conceito para um robô miniaturizado, macio e altamente flexível capaz de navegar pelos capilares estreitos do cérebro humano. O amplo design da máquina não é, por si só, incomum. Ela se enquadra em uma classe conhecida no jargão como robôs de continuum suave - e, mais coloquialmente, como robôs-cobra. Variantes já estão sendo testadas para uso em cirurgia cardíaca, porém ainda são grandes demais para navegar pela delicada vasculatura do cérebro.

               Os pesquisadores construíram um modelo virtual em escala para representar a vasculatura do cérebro, cheia de cantos apertados, rotas tortuosas e obstáculos na forma de aneurismas simulados. Um análogo digital de robô-cobra de Kim conseguiu passar com facilidade e também foi capaz de demonstrar um pequeno laser embutido, usado para realizar cirurgias. Esse conceito criado pela equipe do engenheiro mostra um grande avanço para a tecnologia na medicina. Os robôs atuais ainda sofrem com certas restrições, como tamanho e atrito.

               Até agora, no entanto, considerações físicas e mecânicas impuseram restrições à miniaturização. Os sistemas de propulsão, direção e potência - incluindo ímãs rígidos e redes hidráulicas - restringiram os robôs a escalas de centímetros ou, às vezes, de milímetros. Porém, ainda assim eram grandes demais para navegar na vasculatura do cérebro. Um segundo problema com projetos de continuum suave foi o atrito. Muito parecido com um verme que se move pelo solo, os robôs raspam o ambiente, gerando calor e podendo causar danos aos tecidos. A versão projetada por Kim e colegas, no entanto, ajuda bastante na solução da maioria dos problemas. O corpo é feito de uma matriz polimérica macia - que pode ser impressa em 3D ou moldada por injeção -, na qual é implantada uma rede de micropartículas magnéticas. Os mini-ímãs, ativados em conjunto ou individualmente por um cirurgião-roboticista, podem ser usados para determinar a direção da locomoção.

               Uma pele de hidrogel, com apenas alguns nanômetros de profundidade e feita de polímeros reticulados, reveste a parte externa do robô. Os pesquisadores dizem que, em testes, o revestimento reduziu o atrito em comparação com os dispositivos já existentes. Além disso, a ausência de componentes rígidos, fios ou sacos cheios de fluido permite que a cobra-robótica seja produzida em escalas submilimétricas. A pesquisa até o momento foi realizada em modelos de computador ou amostras de tecidos. Os pesquisadores admitem que são necessários mais testes - particularmente nas áreas de biocompatibilidade e vida útil mecânica - antes que os testes em humanos possam começar.

Fonte: Cosmos Magazine

O sensor de 2 milímetros quadrados não deixa que você engula nada sem registro. 

[Imagem: Fio Omenetto/Tufts University]

Sensor de comida e bebida

               Sensores miniaturizados, montados diretamente nos seus dentes e se comunicando sem fios com um dispositivo móvel, poderão transmitir informações sobre tudo o que você come ou bebe - toda a sua ingestão de glicose, sal ou álcool, por exemplo. Peter Tseng e seus colegas da Universidade Tufts, nos EUA, afirmam que futuras adaptações permitirão que esses sensores detectem e registrem uma ampla gama de nutrientes, substâncias químicas e até estados fisiológicos.

               Talvez isso permita que as redes sociais e sites de busca lhe ofereçam na hora produtos que possam combinar com o que você está bebendo ou comendo - ou dicas de dieta -, mas a equipe prefere pensar no contexto de cuidados da saúde ou estudos clínicos, que permitirão monitorar a ingestão real de nutrientes ou substâncias e drogas sem depender da observação pessoal dos participantes. Dispositivos usados hoje para monitorar a ingestão alimentar têm várias limitações, como exigir o uso de protetores bucais e precisarem ser substituídos frequentemente, já que os sensores se degradam rapidamente.

Sensor RFID

               O sensor mede 2 mm x 2 mm e foi projetado com uma flexibilidade que permite que ele grude na superfície irregular de um dente.

               O protótipo é composto por três camadas intercaladas: uma camada central "biorresponsiva", que absorve o nutriente ou substância química a ser detectada, e camadas externas, nas quais estão dois anéis de ouro em forma de quadrado. Esses quadrados são na verdade antenas RFID, similares às que são usadas para identificação de produtos nas lojas de departamento - o ouro foi escolhido pela sua biocompatibilidade, já que seria problemático colocar os metais das antenas RFID comuns na boca. A antena coleta e transmite ondas no espectro de radiofrequência. Quando uma onda externa atinge o sensor, parte dela é cancelada e o restante transmitido de volta, exatamente como uma tinta azul absorve os comprimentos de onda mais vermelhos e reflete o azul de volta aos nossos olhos.

               O sensor, no entanto, pode mudar sua "cor" - nesse caso trata-se de uma frequência de rádio e não de ondas visíveis. Por exemplo, se a camada central entrar em contato com sal - ou etanol ou outra substância - suas propriedades elétricas se alteram, fazendo com que o sensor absorva e transmita um espectro de radiofrequência diferente, variável de acordo com a substância. É assim que os nutrientes e outros analitos podem ser detectados e medidos.

"Em teoria, podemos modificar a camada biorresponsiva nesses sensores para focar outras substâncias químicas - estamos na verdade limitados apenas pela nossa criatividade," disse o professor Fiorenzo Omenetto. "Nós ampliamos a tecnologia comum RFID [identificação por radiofrequência] para um sensor que pode ler e transmitir dinamicamente informações sobre seu ambiente, seja fixado a um dente, à pele ou a qualquer outra superfície."

Bibliografia:

Artigo: Functional, RF-trilayer sensors for tooth-mounted, wireless monitoring of the oral cavity and food consumption
Autores: Peter Tseng, Bradley Napier, David Kaplan, Logan Garbarini, Fiorenzo Omenetto
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201703257

Sensor colado no dente monitora tudo o que você come ou bebe

O sensor de 2 milímetros quadrados não deixa que você engula nada sem registro. 

[Imagem: Fio Omenetto/Tufts University]

Sensor de comida e bebida

               Sensores miniaturizados, montados diretamente nos seus dentes e se comunicando sem fios com um dispositivo móvel, poderão transmitir informações sobre tudo o que você come ou bebe - toda a sua ingestão de glicose, sal ou álcool, por exemplo. Peter Tseng e seus colegas da Universidade Tufts, nos EUA, afirmam que futuras adaptações permitirão que esses sensores detectem e registrem uma ampla gama de nutrientes, substâncias químicas e até estados fisiológicos.

               Talvez isso permita que as redes sociais e sites de busca lhe ofereçam na hora produtos que possam combinar com o que você está bebendo ou comendo - ou dicas de dieta -, mas a equipe prefere pensar no contexto de cuidados da saúde ou estudos clínicos, que permitirão monitorar a ingestão real de nutrientes ou substâncias e drogas sem depender da observação pessoal dos participantes. Dispositivos usados hoje para monitorar a ingestão alimentar têm várias limitações, como exigir o uso de protetores bucais e precisarem ser substituídos frequentemente, já que os sensores se degradam rapidamente.

Sensor RFID

               O sensor mede 2 mm x 2 mm e foi projetado com uma flexibilidade que permite que ele grude na superfície irregular de um dente.

               O protótipo é composto por três camadas intercaladas: uma camada central "biorresponsiva", que absorve o nutriente ou substância química a ser detectada, e camadas externas, nas quais estão dois anéis de ouro em forma de quadrado. Esses quadrados são na verdade antenas RFID, similares às que são usadas para identificação de produtos nas lojas de departamento - o ouro foi escolhido pela sua biocompatibilidade, já que seria problemático colocar os metais das antenas RFID comuns na boca. A antena coleta e transmite ondas no espectro de radiofrequência. Quando uma onda externa atinge o sensor, parte dela é cancelada e o restante transmitido de volta, exatamente como uma tinta azul absorve os comprimentos de onda mais vermelhos e reflete o azul de volta aos nossos olhos.

               O sensor, no entanto, pode mudar sua "cor" - nesse caso trata-se de uma frequência de rádio e não de ondas visíveis. Por exemplo, se a camada central entrar em contato com sal - ou etanol ou outra substância - suas propriedades elétricas se alteram, fazendo com que o sensor absorva e transmita um espectro de radiofrequência diferente, variável de acordo com a substância. É assim que os nutrientes e outros analitos podem ser detectados e medidos.

"Em teoria, podemos modificar a camada biorresponsiva nesses sensores para focar outras substâncias químicas - estamos na verdade limitados apenas pela nossa criatividade," disse o professor Fiorenzo Omenetto. "Nós ampliamos a tecnologia comum RFID [identificação por radiofrequência] para um sensor que pode ler e transmitir dinamicamente informações sobre seu ambiente, seja fixado a um dente, à pele ou a qualquer outra superfície."

Bibliografia:

Artigo: Functional, RF-trilayer sensors for tooth-mounted, wireless monitoring of the oral cavity and food consumption
Autores: Peter Tseng, Bradley Napier, David Kaplan, Logan Garbarini, Fiorenzo Omenetto
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201703257