Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia de Informação Elétrica e Eletrônica e EIIRIS da Toyohashi University of Technology desenvolveu um dispositivo kirigami em forma de rosca para gravações EMG. O dispositivo proposto reduz o deslocamento do dispositivo em uma grande superfície muscular deformável. Registros EMG precisos e robustos oferecem interfaces homem-máquina baseadas em sinais de EMG que permitem o controle da prótese para amputados. Os resultados de sua pesquisa foram publicados em uma edição da Materiais Avançados de Saúde em 5 de dezembro, 2019. O artigo também apareceu na contracapa.

Um registro de sinal EMG preciso e robusto é necessário em interfaces homem-máquina baseadas em sinal EMG para permitir o controle da prótese para amputados usando seu músculo residual. Em 2017, a mesma equipe de pesquisa propôs anteriormente um dispositivo eletrodo usando a estrutura kirigami para a integração íntima do dispositivo eletrônico e tecidos biológicos. (Y. Morikawa et al) O notável potencial da estrutura do kirigami deriva de sua alta elasticidade, incluindo sua alta taxa de deformação e pequena força necessária para ser aplicada durante os alongamentos do dispositivo. A estrutura do kirigami pode ser esticada com uma força de baixa tensão e suas características mecânicas são semelhantes aos tecidos biológicos moles, como no cérebro e nos músculos. Contudo, é um desafio obter uma gravação de biossinal precisa e robusta sem deslocamento do eletrodo. O deslocamento do dispositivo ocorre quando o dispositivo kirigami é aplicado a tecidos biológicos, como o coração e os músculos, que sofrem grande deformação.

Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia Elétrica e do EIIRIS da Universidade de Tecnologia de Toyohashi desenvolveu um dispositivo kirigami em forma de rosca para gravação EMG para resolver o problema do deslocamento do dispositivo durante a deformação muscular.

A estrutura kirigami em forma de donut é capaz de se transformar de um formato de donut 2-D para um formato cilíndrico 3-D. A forma cilíndrica é adequada para numerosos tecidos biológicos deformáveis ​​em forma esférica ou colunar (por exemplo, membro superior, membro inferior, dedo, abdômen, e coração). O dispositivo kirigami em forma de donut realiza o mecanismo de fixação aos tecidos-alvo e reduz o deslocamento do dispositivo durante a deformação do tecido com estresse minimizado ao tecido biológico. A capacidade de gravação do dispositivo proposto foi confirmada por meio da gravação do sinal EMG do membro posterior de um rato, indicando a perspectiva de usar o dispositivo para uma interface homem-máquina baseada em EMG.

"A primeira demonstração usando nosso dispositivo kirigami em forma de folha convencional não poderia seguir a deformação de um coração batendo. Discutimos a estrutura do dispositivo, o que permite que o dispositivo siga os tecidos deformáveis. No experimento preliminar, usamos um papel, que foi modelado no formato de rosca proposto do kirigami pelo cortador de caixa, e demonstramos suas capacidades alongáveis ​​e deformáveis ​​para o músculo. Contudo, era incerto se o dispositivo donut-kirigami em microescala mostra essas propriedades do dispositivo ou não. Nós os exploramos por meio da fabricação do dispositivo usando o processo de microfabricação e as caracterizações do dispositivo, e confirmamos que o dispositivo fabricado exibiu a deformação esperada contra o nosso pensamento, "explica o primeiro autor do artigo, Ph.D. candidato Yusuke Morikawa.

O dispositivo kirigami em forma de donut ainda precisa de mais melhorias em termos de durabilidade e da matriz densa de microeletrodos. Além disso, a influência da implantação do dispositivo nos tecidos biológicos deve ser esclarecida se utilizado por um longo período. Contudo, Espera-se que o dispositivo proposto seja aplicável a uma interface homem-máquina baseada em EMG e contribua para a melhoria da qualidade de vida de amputados.