La tecnologia sta creando una seconda "pelle", una interfaccia col mondo elettronica e intelligente, capace di dialogare con il nostro corpo e con l’ambiente esterno in modi prima impensabili. In questa frontiera della ricerca si inseriscono due progetti d’avanguardia del “Center for Materials Interfaces” dell’Iit, l’Istituto Italiano di Tecnologia, coordinati da Virgilio Mattoli, che promettono di rivoluzionare il monitoraggio della salute e l’interazione essere umano-macchina.
Un tatuaggio elettronico
Il primo è un vero e proprio tatuaggio elettronico. "Si tratta di una tecnologia che ci permette di “stampare” un dispositivo che può essere applicato sulla pelle proprio come avviene con i tatuaggi temporanei adesivi", spiega Mattoli. Realizzato con polimeri conduttori stampati su speciali fogli trasferibili, questo “tattoo” ha uno spessore di appena pochi micrometri e aderisce perfettamente all’epidermide, seguendone ogni movimento. Il dispositivo è così sottile da risultare praticamente impercettibile una volta trasferito sulla pelle, un aspetto fondamentale per la sua potenziale applicazione come display tattile.
Dall’aiuto ai non vedenti al gaming
La sua funzione è duplice. Da un lato, "è dotato di sensori per il monitoraggio della respirazione, attraverso la misurazione dell’impedenza, e di altri parametri fisiologici". Dall’altro lato, è un dispositivo attivo, in grado di generare stimoli tattili. "È in grado di restituire feedback tattili all’utente, con i quali sarà possibile riprodurre sulla pelle lettere, numeri e pattern direzionali e dinamici, il che lo rende molto utile per fornire informazioni a persone non vedenti oppure come interfaccia negli ambienti virtuali e nel gaming".
Come funzionano
Il segreto sta nel riscaldare in modo controllato e a bassissima potenza (<300 mW) una minuscola bolla d’aria incapsulata nel tatuaggio: espandendosi, crea una leggera e precisa pressione sulla pelle. Questa strategia di attuazione è definita elettro-termo-pneumatica e consente di generare una forza molto localizzata, producendo sensazioni tattili estremamente precise. Per ora il gruppo di ricerca ha dimostrato il funzionamento di un singolo punto “tattile”, ma sta già lavorando sull’implementazione di veri e propri display costituiti da diversi pixel tattili, chiamati taxels, attivabili indipendentemente uno dall’altro.
Le applicazioni potenziali sono molteplici: il tatuaggio potrebbe rivoluzionare il campo delle protesi robotiche, replicando feedback sensoriali nelle persone che hanno subito un’amputazione e che utilizzano un arto artificiale; potrebbe, inoltre, aumentare la precisione e la destrezza nella manipolazione di robot teleoperati e fornire informazioni a persone non vedenti attraverso i cosiddetti “display Braille”.
"Al momento – continua Mattioli – il dispositivo “scarica” i suoi dati tramite il collegamento a un trasmettitore bluetooth, che abbiamo progettato per essere attaccato magneticamente al tatuaggio, ma in futuro prevediamo di dotarlo di moduli autonomi per la trasmissione". Ma la ricerca non si ferma alla superficie.
Un sensore miniaturizzato impiantabile
Il secondo progetto, chiamato “IV-Lab”, si spinge all’interno del corpo. "Riguarda un sensore miniaturizzato e impiantabile che è in grado di rilevare e trasmettere dati in modalità wireless. È stato progettato per essere impiantato direttamente nei vasi sanguigni, dove può monitorare la salute del sistema cardiovascolare". Le dimensioni sono incredibilmente ridotte: 1 o 2 cm di lunghezza per appena 4 mm di diametro, misure pensate per l’impianto tramite catetere in una vena periferica.
Su questa piattaforma flessibile la sfida è l’integrazione. "La parte difficile sulla quale stiamo lavorando è proprio l’integrazione dei sensori su un substrato così piccolo e sottile", sottolinea Mattoli. Una volta a regime, sarà un laboratorio in miniatura "in grado di monitorare deformazione dei vasi sanguigni, pressione sanguigna, ossimetria, ematocrito, concentrazione di glucosio e altri biomarcatori cardiovascolari specifici" come la troponina e il peptide natriuretico di tipo V, cruciali per individuare lo scompenso cardiaco.
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