Topo
Para onde o mundo vai

Para onde o mundo vai

Estes vestíveis mostram que podemos ganhar habilidades dos animais

Mônica Matsumoto

22/08/2019 04h00

Não há limites para a inovação. Pensando nisso, cientistas têm desenvolvido vestíveis (wearables) que se inspiram na natureza para nos oferecer soluções para o dia a dia.  Os vestíveis são peças usadas como roupas, como os óculos, o relógio, vestimentas ou tatuagem. Mais que isso, são peças tecnológicas que têm circuito eletrônico embutido e podem estar conectadas na internet.

Como animais bípedes, temos certa limitação em manter o equilíbrio. Pensando em auxiliar as pessoas, os cientistas japoneses Junichi Nabeshima e Kouta Minamizawa, da Universidade de Keio, desenvolveram um vestível que traz equilíbrio e agilidade: uma cinta-apêndice que trabalha como uma cauda animal.

Em dinossauros como o T-Rex ou felinos como o tigre, o rabo compensa as mudanças do centro de massa, deixando o movimento mais estável. Se o corpo se movimenta para frente, a cauda levanta para trás para compensar a alavanca. Se o corpo pende para a direita, a cauda pende para o outro lado. Em animais como o macaco, o rabo ainda ajuda a projetar o movimento rápido entre uma árvore e outra. Para indivíduos com dificuldade de locomoção, ou idosos, esse vestível-cauda pode evitar quedas e garantir agilidade no movimento.

Os cientistas da Universidade de Keio chamaram esta prótese de Arque. O projeto da cauda se assemelha a vértebras articuladas controladas por microcontrolador, que se movem com pistões a ar. As vértebras foram inspiradas na cauda do cavalo marinho. Cada unidade da vértebra pode tomar uma direção para compor a forma da cauda. O resultado é a estabilidade do movimento, mostrada no vídeo abaixo.

Para quem não quer ir na academia pode ser uma boa! Não precisa mais fazer abdominal para garantir estabilidade no agachamento.

Brincadeiras à parte, para quem tem saúde mais frágil, no entanto, manter o equilíbrio é muito importante. Lembro do meu avô idoso. Demos de presente uma flor em vaso pelo seu aniversário. Ao agradecer, ele se curvou como os japoneses fazem e, com a flor nas mãos, ele caiu. Ainda bem que meu irmão agiu logo e o segurou, mas a queda poderia ter acontecido. Penso que um vestível de equilíbrio poderia ter evitado um acidente.

Outro exemplo bioinspirado é o robô mole tipo exoesqueleto desenvolvido no Instituto Wyss, da Universidade de Harvard. Este vestível é como uma peça de roupa: colete, cinta, além de tecidos ajustáveis que cobrem a coxa. Por meio de tecido elástico e fios, um microprocessador pode atuar no exoesqueleto para tornar o movimento mais fácil, levando a massa para a região do quadril.

A diferença deste vestível é que ele reconhece duas situações distintas: a caminhada e a corrida. Esse conhecimento é valioso pois os dois estados fazem o exoesqueleto funcionar de forma diferente. Durante a caminhada, o modelo do corpo funciona como num pêndulo invertido, enquanto na corrida o centro de massa funciona como um modelo massa-mola. A pisada e o esforço do exoesqueleto, consequentemente, precisam ser diferentes.

Os cientistas publicaram os resultados, e o estudo mostra que o uso do vestível reduz o gasto de energia entre 9,3 e 4,0% na caminhada e corrida, respectivamente. Diminui o custo metabólico de locomoção, ou seja, faz com que a pessoa gaste menos energia para andar ou caminhar. Como aplicação, pode ser usado em muitos cenários: por combatentes militares, esportistas, pessoas e idosos no dia a dia.

Nesse caso, a bioinspiração vem do próprio entendimento da biomecânica do movimento humano, e o vestível entra para facilitar o movimento e levar mais longe o usuário.

Para onde o mundo vai 

Por que não explorar outras habilidades encontradas na natureza? Essa é a pegada de desenvolver materiais e equipamentos bioinspirados. Essas inovações não precisam necessariamente ser médicas. Falamos anteriormente no blog de outras aplicações como gravar e armazenar dados em DNA.

A busca por aplicações bioinspiradas traz inovações médicas ou não médicas. Alguns chamam isso de engenharia, mas logo se vê que não existem fronteiras entre diferentes conhecimentos. Observar, entender, reproduzir, modificar e melhorar. O caminho é continuar na onda de transferir as boas ideias da natureza para nossa vida, e vice-versa.

Sobre os autores

Daniel Schultz é cientista, professor de microbiologia e membro do núcleo de ciências computacionais em Dartmouth (EUA). Estuda a dinâmica dos processos celulares, com foco na evolução de bactérias resistentes a antibióticos. É formado em engenharia pelo ITA, doutor em química pela Universidade da Califórnia San Diego e pós-doutorado em biologia sistêmica em Harvard. Possui trabalhos de alto impacto publicados em várias áreas, da física teórica à biologia experimental, e busca integrar essas várias áreas do conhecimento para desvendar os detalhes de como funciona a vida ao nível microscópico.

Monica Matsumoto é cientista e professora de Engenharia Biomédica no ITA. Curiosa, ela tem interesse em áreas multidisciplinares e procura conectar pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. Monica é formada em engenharia pelo ITA e doutora em ciências pela USP, e trabalhou em diferentes instituições como InCor/HCFMUSP, UPenn e EyeNetra.

Shridhar Jayanthi é Agente de Patentes com registro no escritório de patentes norte-americano (USPTO) e tem doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Michigan (EUA) e diploma de Engenheiro de Computação pelo ITA. Atualmente, ele trabalha com empresas de alta tecnologia para facilitar obtenção de patentes e, nas (poucas) horas vagas, é um estudante de problemas na intersecção entre direito, tecnologia e sociedade. Antes disso, Shridhar teve uma vida acadêmica com passagens pela Rice, MIT, Michigan, Pennsylvania e no InCor/USP, e trabalhou com pesquisa em áreas diversas da matemática, computação e biologia sintética.

Sobre o blog

Novidades da ciência e tecnologia, trazidas por brasileiros espalhados pelo mundo fazendo pesquisa de ponta. Um espaço para discussões sobre os rumos que as novas descobertas e inovações tecnológicas podem trazer para a sociedade.