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Arriva la pelle bionica!

Una decina di anni fa, nel 2003, un gruppo di ricerca presso l’Università di Tokyo ha creato una rete elettronica flessibile detta e-skin, da avvolgere intorno alle ossa meccaniche di una mano robotica. E’ stata la prima realizzazione al mondo di pelle elettronica, integrata con sensori di temperatura e di pressione, indossata da un robot. Stringendo la mano a un essere umano, la pelle elettronica è in grado di misurare alcuni parametri vitali della persona.

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Oggi il gruppo di ricerca sta ancora lavorando intensamente sul progetto di pelle elettronica, con l’intento di applicarla però direttamente al corpo umano. Tale pelle bionica potrebbe essere utilizzato per monitorare le condizioni di salute di alcuni pazienti o per fornire protesi più sensibili e funzionali.

Nella costruzione della pelle bionica è necessario affrontare alcune sfide tecnologiche: la creazione di una pelle elettronica richiede un materiale sottile in grado di flettersi e anche allungarsi senza distruggere le sue proprietà conduttive. Dobbiamo essere in grado di creare grandi fogli di materiale e incorporarlo con sensori che imitino, almeno approssimativamente, la sensibilità della pelle umana, il tutto senza costi eccessivi. Il compito non è semplice.

Il Thin film transistor sarà uno degli elementi chiave di questa rivoluzione elettronica. I TFT possono essere realizzati con vari tipi di materiali semiconduttori depositati in strati sottili, come il silicio amorfo, semiconduttori organici, nanotubi di carbonio. E vi è una ampia gamma di materiali che possono servire come substrati flessibili per i TFT, come vetro ultrasottile, lamine in acciaio inox, film plastici. I film plastici, in particolare, sono molto promettenti: sono robusti e reggono bene a fronte di sollecitazioni meccaniche, costano poco, e sono compatibili con i nuovi processi produttivi che possono produrre grandi fogli flessibili di materiali elettronici.

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I Transistor a film sottile non solo consentono di essere flessibili, ma possono anche contribuire ad imitare la sensibilità della pelle vera. Ci sono più di 2 milioni di recettori del dolore nella pelle di una persona. Uno dei principali ostacoli da affrontare nello sviluppo della pelle bionica è stato capire quanti sensori possono essere integrati in fogli elettronici. Non è possibile collegare 2 milioni di sensori direttamente ai circuiti di pilotaggio che li controllano, perché questo significherebbe stipare 2 milioni di pastiglie di contatto su un chip di silicio .

La nostra soluzione è stata quella di fare esattamente quello che fanno i produttori di display per controllare i transistor nei loro schermi televisivi: usare i layout di cablaggio che consentono alla CPU di inviare comandi ai transistor collegati a singoli pixel in base a dove si trovano in una griglia conduttiva. Utilizzando numeri colonna e riga per specificare l’indirizzo del pixel, si riduce il numero di collegamenti necessari. così può avvenire anche per la pelle.

Un’altra difficoltà è data dalla vasta area è necessario coprire. La superficie totale della pelle di un uomo adulto medio supera i 2 metri quadrati. Circa due volte più grande del più grande TV a schermo piatto che si possa acquistare presso un negozio di elettronica.

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La pelle è essenzialmente un’interfaccia tra il cervello e il mondo esterno. Percepisce un colpetto sulla spalla o il calore di un fuoco, e il cervello prende in tali informazioni e decide come reagire. La pelle bionica può a fare lo stesso, e forse anche di più. Perché non costruire pelli bioniche che abbiano capacità tattili in più rispetto alla nostra pelle?

I ricercatori stanno sperimentando un certo numero di tecniche diverse: materiali che permettano di rilevare il peso di una mosca appoggiata sulla sua superficie, di percepire un respiro o forse una leggera brezza. Questo tipo di sensibilità sarebbe un grande vantaggio nelle protesi della mano.
Un giorno una pelle dotata di tali sensori potrebbe consentire di valutare la risposta emotiva di un’altra persona quando si stringono la mano .

Volendo essere ancora più ambiziosi, una e-skin potrebbe anche essere sensibile alla luce o contenere rilevatori ad ultrasuoni. E’solo una questione di aggiungere le opportune componenti elettroniche.

Pelli che possano comunicare l’essenza e le necessità dell’individuo, pelli che estendano le capacità umane in direzioni ancora inesplorate: le possibilità sono infinite. I benefici potenziali di questa tecnologia offrono numerosi motivi per portare avanti questa affascinate ricerca.


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