O tecido inteligente pode converter movimentos musculares em sinais elétricos distintos. Crédito: Jun Chen
Usando compósitos de nanoímãs e fios condutores, os cientistas inventaram um tecido inteligente que pode sentir e medir os movimentos do corpo – desde a flexão dos músculos até a pulsação das veias. O dispositivo, apresentado em 27 de junho na revista Matéria, é autoalimentado, elástico, durável, à prova d’água e pode ser feito com uma máquina de costura por alguns dólares. Pode um dia ajudar os médicos a avaliar lesões musculares e apoiar a recuperação dos pacientes.
O tecido inteligente não é tecnicamente feito de tecido, mas tem uma textura semelhante a um pano. É feito de um remendo de borracha preenchido com nanoímã que tem aproximadamente o tamanho de dois selos. Usando uma máquina de costura, os pesquisadores costuraram fios condutores revestidos de prata no remendo em um desenho de bobina. Forças mecânicas, como um toque de dedo, podem deformar o padrão de campos magnéticos dentro da borracha, criando assim uma corrente elétrica através do fio. Os dois fenômenos em que as forças alteram os campos magnéticos e as variações do fluxo magnético geram eletricidade são conhecidos como efeito magnetoelástico e indução eletromagnética.
“Nosso dispositivo é muito sensível à pressão biomecânica”, diz o autor sênior Jun Chen, do Departamento de Engenharia da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “O dispositivo converte atividades musculares em sinais elétricos quantificáveis e de alta fidelidade que são enviados sem fio para aplicativos de telefone. Isso demonstra o potencial para terapias físicas personalizadas e melhora a reabilitação de lesões musculares”.
O dispositivo não é apenas sensível, mas também preciso, detalhando os movimentos do corpo para cada grupo muscular. Anexando o dispositivo a diferentes partes do corpo, os pesquisadores mediram distintamente os movimentos da garganta enquanto bebiam água, os movimentos do tornozelo durante a caminhada e até monitoraram o pulso de uma pessoa a partir do pulso. Quando afixado no bíceps de uma pessoa, o dispositivo pode mostrar se ela está dobrando o braço ou segurando o punho e em que grau ou força. Com base nesses tipos de informações, um clínico pode encontrar as zonas Goldilocks para evitar excesso de excursão e incentivar atividades moderadas, adaptando as metas de recuperação para seus pacientes.
Chen e sua equipe também testaram a funcionalidade do dispositivo. Para imitar as condições do mundo real, como suor excessivo e chuva forte, a equipe molhou o dispositivo com um spray de água e testou sua saída de sinal. Os sinais permaneceram fortes. Além de ser à prova d’água, o dispositivo também é elástico e durável, estendendo-se 3,5 vezes o seu comprimento e suportando 100.000 ciclos de deformação. Do ponto de vista da produção, Chen observa que o dispositivo é fácil de fabricar e altamente escalável, e cada patch é estimado em menos de US$ 3.
“Outro destaque do dispositivo são suas propriedades de autoalimentação”, diz Chen. “A capacidade de converter força biomecânica em eletricidade significa que o dispositivo também é um gerador. Isso elimina a necessidade de baterias volumosas, pesadas e rígidas geralmente necessárias em designs eletrônicos vestíveis.”
Em seguida, a equipe quer tornar o tecido inteligente mais fino e leve para otimizar a experiência do usuário. Chen e sua equipe, que descobriram o efeito magnetoelástico em sistemas macios em 2021, também planejam explorar novas maneiras de incorporar suas descobertas em outros bioeletrônicos vestíveis ou implantáveis.
“Testamos o dispositivo para monitoramento cardiovascular e respiratório também”, diz Chen. “Um dia, poderemos reinventar ou substituir os sistemas atuais, como eletrocardiogramas, que requerem fontes de energia externas e torná-los menos volumosos e mais usáveis.”
Jun Chen, Um adesivo magnetoelástico têxtil para fisioterapia muscular personalizada autoalimentada, Matéria (2023). DOI: 10.1016/j.matt.2023.06.008. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00294-1
Citação: Patch usa nanoímãs para detectar movimento muscular através da pele (2023, 27 de junho) recuperado em 27 de junho de 2023 em https://phys.org/news/2023-06-patch-nanomagnets-muscle-movement-skin.html
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