Artigos de periódicos, elisabeth smela, professor de engenharia mecânica, definição de diartrose da universidade de maryland

A detecção táctil é interessante para facilitar as interações entre robôs e humanos. Para auxiliar a interpretação do robô do contato humano, o uso de uma arquitetura de sensoriamento táctil cutâneo multicamadas que pode fornecer mais informações e uma faixa de detecção de força expandida foi explorada, revelando diferenças no sinal gerado por uma máquina versus um humano. O sistema multicamadas consistia em duas capas de proteção elásticas alternando com duas camadas de espuma de diferentes rigidez. Quando o toque humano foi comparado com a indentação da máquina, uma grande variabilidade no toque humano foi encontrada. Assim, embora a pele superior, colocada sobre uma espuma macia, fosse capaz de reconhecer melhor os contatos de luz, uma segunda pele subjacente, colocada sobre uma espuma mais dura, era necessária para avaliar contatos humanos mais fortes.

Modalidades de toque fora do plano, como escutas e punções, podem ser identificadas usando-se peles em forma de fita com apenas dois eletrodos. Para fornecer detecção distribuída, a técnica de tomografia por impedância elétrica foi empregada com a arquitetura multicamadas usando peles de área maior com eletrodos ao redor do perímetro. Modalidades de toque distribuídas, como prensas digitais com vários pontos e deslizamento, foram diferenciadas da prensagem de ponto único. O sistema de detecção multicamada distribuído também teve a capacidade de avaliar toques de força maior.

Para permitir que os robôs interajam com os humanos por meio do toque, novos conceitos de sensoriamento são necessários para detectar uma ampla gama de possíveis interações e cobrir o corpo de um robô. Neste artigo, é apresentada e caracterizada uma arquitetura sensível ao tato multicamada inspirada na pele. A estrutura consiste em camadas piezoresistivas extensíveis de detecção de deformação sobre camadas de espuma de rigidez diferente, permitindo sensibilidade suficiente e faixa de pressão para contatos humanos. Sensores em forma de tira foram usados ​​nesta arquitetura para produzir uma resposta de deformação proporcional à pressão. Os papéis das camadas de espuma foram elucidados alterando sua rigidez e espessura, permitindo o desenvolvimento de um modelo geométrico para explicar as interações do indentador com a estrutura. A vantagem dessa arquitetura em relação a outras abordagens é a capacidade de ajustar facilmente o desempenho ajustando a rigidez ou a espessura das espumas para adaptar a resposta a diferentes aplicativos. Como os materiais viscoelásticos foram utilizados, os efeitos temporais também foram investigados.

Uma arquitetura de sensoriamento tátil é apresentada para a detecção de características de superfície que possuem um tamanho de alvo específico, e o conceito é demonstrado com um padrão em braille. A abordagem é semelhante a um inverso da perfilometria mecânica. A estrutura sensora é construída pela suspensão de uma membrana extensível sensível a tensão sobre uma cavidade. A estrutura é movida sobre a superfície, e um sinal é gerado através da filtragem espacial mecânica se uma característica for pequena o suficiente para penetrar na cavidade. Esse design simples é personalizável e pode ser realizado por usinagem padrão ou impressão 3D. Imagens de recursos de alvo podem ser produzidas mesmo com um sensor compatível com baixo custo. Neste trabalho foi utilizado um sensor elastomérico elástico de tensão descartável sobre um dedo cilíndrico ?? parte com uma ranhura tendo uma largura correspondente ao tamanho do ponto em braille. Um modelo foi desenvolvido para ajudar a entender o princípio de funcionamento e orientar o projeto do dedo, revelando amplificação quando a cavidade corresponde ao tamanho do recurso. O novo conceito de sensoriamento tem as vantagens de ser facilmente reconfigurado para uma variedade de problemas de sensoriamento e adaptado a uma ampla gama de mãos robóticas, bem como compatibilidade com muitos tipos de sensores compatíveis.

Os chips CMOS são cada vez mais utilizados para detecção direta e interface com sistemas fluídicos e biológicos. No entanto, desafios técnicos distintos e vexatórios surgem dos requisitos díspares de biossensores e circuitos integrados. O processo de projeto do CI deve levar em consideração a operação a 37 ° C, efeitos eletro-térmicos e limitações de potência correspondentes, complexidade adicional de planejamento de piso, acoplamento de sinal através de fluido e efeitos eletroquímicos. A modelagem do sistema deve abordar não apenas o projeto do circuito, mas também as estruturas físicas pós-fabricadas na superfície do CI e o comportamento dos componentes biológicos. O próximo passo é o empacotamento, que deve permitir a operação elétrica enquanto também permite a integração fluídica para a cultura de células; Para o processamento de MEMS, o ideal é fornecer uma superfície plana. No estágio final, a cultura de células em um chip IC requer preparação de superfície e materiais biocompatíveis. A opacidade do chip apresenta desafios na avaliação óptica, enquanto a cultura de células livres de incubadoras apresenta seus próprios problemas. Recomendamos uma abordagem de modelagem de duas etapas para superar a falta de ferramentas de modelagem de vários domínios: usando simulação de FEM para determinar efeitos eletro-térmicos e eletrostáticos e usando esses resultados para modificar os parâmetros de simulação para o projeto de IC. Estas simulações também podem auxiliar na seleção de materiais e na determinação da espessura das camadas para embalagem.

Para os robôs que trabalham em colaboração com as pessoas, muitas vezes referidos como co-robôs, seria benéfico para eles serem macios ou acolchoados e ter uma pele sensível ao toque. para capacitar a consciência ambiental tátil. No entanto, uma pele sensível sobre um material de preenchimento que sofre grandes deformações requer ?? stretchable? materiais, que podem possuir respostas mecânicas dependentes do tempo ou viscoelásticas. Neste trabalho foram investigados os papéis que uma camada de preenchimento desempenha quando colocada sob uma camada de detecção elástica. Uma pele sensível à deformação foi formada pelo revestimento de uma película fina de tinta sensorizante piezoresistiva compatível, consistindo em grafite esfoliada em látex, em uma membrana de borracha, e a resposta da pele foi caracterizada. A mudança na resistência foi linear com tensão de tração. O papel do material de preenchimento foi então investigado sob indentação, examinando três espumas e dois elastômeros. Como esperado, o preenchimento melhorou a dissipação de energia como mostrado pela histerese na resposta do sensor, que está ligada à sua função de proteção; a histerese foi comparável para os cinco materiais de preenchimento. O acolchoamento também forneceu uma vantagem inesperada: ampliou a mudança na resistência em comparação com a obtida sob o deslocamento livre no ar. Embora a histerese em materiais viscoelásticos possa ser amplamente manuseada com um modelo apropriado, a inconsistência não pode ser, e os dois elastômeros foram encontrados para ter inaceitavelmente alta variabilidade por causa de micro-rachaduras e outros defeitos nestes materiais. Por outro lado, as espumas que tinham poucos defeitos e tamanhos de células regulares deram boa consistência ao longo das tentativas e diferentes posições do sensor sobre o preenchimento. Combinado com o seu peso mais leve e disponibilidade em uma ampla gama de rigidez, concluímos que as espumas fazem uma melhor escolha para preenchimento de co-robôs.

Devido à sua fragilidade, as superfícies nanoestruturadas não foram utilizadas em aplicações que exigem contato mecânico com o meio ambiente. Este artigo demonstra a utilidade de uma matriz de microbombers ?? na forma de pilares que se elevam acima de uma superfície nanoestruturada para fornecer proteção. Superfícies super-hidrofóbicas com arranjos de micro pilares de passo variável foram fabricadas e submetidas a um toque repetido vertical com uma réplica de dedo PDMS sob diferentes forças aplicadas, como seria experimentado por uma tela sensível ao toque. Para campos suficientemente pequenos, os microbombers mantiveram a forte repelência à água e baixa adesão das gotículas, mesmo após ciclos de 1000 toques, mas se o tom era muito grande, as estruturas foram danificadas e a superhidrofobia foi perdida. Em comparação, superfícies contendo apenas nanoestruturas perderam super-hidrofobicidade quase imediatamente. Para a imagem de umedecimento da superfície pelas gotas de água, foi desenvolvida uma técnica de fixação por congelamento de gotas e incorporação de resina (FFRE). A abordagem de decantar uma superfície com microbombas para fornecer proteção mecânica deve ser aplicável a uma ampla faixa de substratos com revestimentos otimizados para várias funções.

É relatado um dispositivo de filtração inercial em espiral (SIFT) que é capaz de separação de partículas de alta pureza (1 ml / min) e alta pureza enquanto concentra as partículas alvo recuperadas em mais de uma ordem de grandeza. Este dispositivo é capaz de remover grandes frações de fluido de amostra de um microcanal sem interromper fluxos de partículas concentradas aproveitando a focagem de partículas em microfluídica em espiral inercial, que é conseguida equilibrando forças de sustentação inercial e forças de resistência de decano. Para permitir o cálculo de geometrias de canais no microssistema SIFT para fatores de concentração específicos, um modelo de circuito equivalente foi desenvolvido e validado experimentalmente. Fatores de concentração de partículas grandes foram então obtidos mantendo-se a velocidade média do fluido ou o número de decano ao longo de todo o comprimento do canal durante a remoção incremental do fluido da amostra. O dispositivo SIFT foi capaz de separar as células MCF7 adicionadas ao sangue total dos glóbulos brancos não-alvo (WBC) com uma recuperação de quase 100%, removendo 93% do volume da amostra, o que resultou em um aumento de concentração do câncer MCF7 células por um fator de 14.

O desenvolvimento de biomarcadores prognósticos e diagnósticos, como os de estudos de expressão gênica, requer validação independente em espécimes clínicos. A análise imuno-histoquímica em microarranjos de tecidos (tmas) de tecido embebido em parafina fixado em formalina é frequentemente utilizada para aumentar o poder estatístico, e é mais frequentemente utilizada do que a hibridação in situ, que pode ser tecnicamente limitante. Aqui, nós introduzimos um método para realizar a análise quantitativa da expressão gênica através de uma TMA usando uma adaptação de 2D-RT-qpcr, uma tecnologia desenvolvida recentemente para medir níveis de transcritos em uma seção histológica, mantendo informações posicionais bidimensionais da amostra de tecido. Como demonstração de utilidade, utilizou-se um TMA com amostras de tumor e de próstata humana normal para validar perfis de expressão de estudos de descoberta de genes baseados em arranjos anteriores de câncer de próstata. Os resultados mostram que o 2D-RT-qpcr expande a utilidade de tmas para incluir medidas de expressão gênica sensíveis e precisas.

Atuadores de polímero conjugado têm uso potencial em dispositivos de interface neural implantável para modular a posição dos locais de eletrodo dentro do tecido cerebral ou guiar a inserção de sondas neurais ao longo de trajetórias curvas. A atuação do polipirrol (ppy) dopado com dodecilbenzenosulfonato (DBS) foi caracterizada para verificar se ele poderia ser empregado no ambiente cerebral. Feixes de bicamadas microfabricados foram ciclados eletroquimicamente a 22 ou 37 ° C em nadbs aquosos ou em líquido cefalorraquidiano artificial (acsf). Quase todos os íons em acsf foram trocados para o ppy – os cátions na +, K +, mg2 +, ca2 +, assim como o ânion PO43-; cl- não estava presente. No entanto, os desvios em acsf eram comparáveis ​​aos dos nadbs e eram monótonos com o nível de oxidação: a tensão aumentava com a redução, sem reversão do movimento, apesar da mistura de cargas iônicas e valências serem trocadas. A atuação dependia da temperatura. Após o aquecimento, os voltamogramas cíclicos mostraram picos adicionais e um aumento de 70% na carga consumida. A flexão foi, no entanto, muito menos afetada: a tensão aumentou um pouco (6-13%), mas permaneceu monotônica e as deflexões mudaram (até 20%). Esses resultados mostram como o ambiente de atuação deve ser levado em consideração e demonstra a prova de conceito para interfaces neurais implantáveis ​​ativadas.

A combinação de circuitos integrados com microfluídica permite que dispositivos Lab-on-a-chip (LOC) realizem a detecção, liberando-os de equipamentos de bancada. No entanto, essa integração é desafiadora com chips pequenos, como é brevemente revisado com referência às principais métricas para comparação de pacotes. Neste artigo, apresentamos um método de embalagem simples para incluir matrizes fabricadas em fundição de tamanho mm contendo circuitos de CMOS (metal metal oxide semiconductor) complementares dentro de locais. O chip é embutido em uma pastilha de epóxi para produzir uma superfície nivelada e de grande área, permitindo pós-processamento fotolitográfico subsequente e integração microfluídica. A conexão elétrica fora do chip é fornecida por traços de metal de película fina passivados com parileno-C. O parileno é modelado para expor seletivamente a área de detecção ativa do chip, permitindo interação direta com um ambiente fluídico. O método acomoda qualquer tamanho de matriz e automaticamente nivela a matriz e manipula superfícies de wafer. A funcionalidade foi demonstrada pelo empacotamento de dois tipos diferentes de sensores CMOS, um chip de bioamplificador com uma matriz de eletrodos de superfície conectados a amplificadores internos para registro de sinais elétricos extracelulares e um chip sensor de capacitância para monitorar a adesão e a viabilidade celular. As células foram cultivadas na superfície de ambos os tipos de chips, e os dados foram adquiridos usando um PC. Cultura de longa duração (semanas) mostrou que os materiais de embalagem são biocompatíveis. A vida útil do pacote foi demonstrada pela exposição a fluidos ao longo de uma duração mais longa (meses), e o pacote foi robusto o suficiente para permitir esterilização e reutilização repetidas. A facilidade de fabricação e o bom desempenho desse método de embalagem devem permitir ampla adoção, estimulando, assim, os avanços nos sistemas de detecção miniaturizados.