I sensori sui tatuaggi: un team di scienziati al lavoro per replicare la pelle umana

Il prototipo di pelle umana artificiale è stato progettato dagli studiosi dell'Università di Cagliari. La ricerca è pubblicata sulla rivista scientifica Nature

un'immagine della ricerca

un'immagine della ricerca

globalist 30 maggio 2018

L'ultima frontiera dell'elettronica organica è la pelle artificiale: un prototipo di materie plastiche dotate di sensori flessibili e ultrasensibili capaci di rilevare calore, pressione e altri parametri biomedici. Lo studio è stato portato avanti al Dipartimento di Ingegneria elettrica elettronica dell'Università di Cagliari da Piero Cosseddu, supervisore del progetto, e da un team di ricercatori guidato da Annalisa Bonfiglio, presidente del centro di ricerca Crs4, ed è stato pubblicato dalla rivista scientifica internazionale Nature.


 


I risultati dello studio (che oltre a Cosseddu e Bonfiglio ha coinvolto gli studiosi Fabrizio Viola, Andrea Spanu e Piercarlo Ricci) sono frutto di quindici anni di ricerca su tecnologie innovative per la realizzazione di elettronica su plastica, nota come elettronica organica. Tra i progetti, lo sviluppo di sensori capaci di rilevare parametri di interesse biomedico. “Tra i vari campi applicativi esplorati, uno di quelli più affascinanti studiato nei nostri laboratori è quello dei sensori tattili - sottolinea Piero Cosseddu. - Stiamo cercando di riprodurre con i nostri dispositivi il comportamento della pelle, obiettivo diffacile considerando la straordinaria complessità del più esteso organo del corpo umano. Replicare la nostra pelle e crearne una artificiale è un processo che considera varie problematiche. Ci sono vincoli di tipo funzionale, poiché è necessario realizzare dei sensori in grado di rispondere a differenti stimoli, specie meccanici e termici. Una pelle artificiale deve essere in grado di replicare le proprietà meccaniche della pelle umana, e pertanto dovrebbe essere realizzata con materiali flessibili e possibilmente soffici.


L’elettronica organica sta conseguendo un enorme successo in questo settore applicativo, proprio perché consente la fabbricazione, con tecnologie a basso costo (la stampa a getto d’inchiostro) di matrici di dispositivi e/o sensori su vaste aree e su substrati flessibili".


 


La ricerca ha portato alla progettazione di un prototipo di pelle artificiale con un sensore tattile bimodale che "rileva simultaneamente variazioni di temperatura e pressione - spiega Fabrizio Viola, ricercatore all’Istituto italiano tecnologia, IIT, Milano - realizzato per la prima volta su substrati plastici con spessore inferiore a un micrometro (circa cento volte inferiore al diametro medio di un capello umano). In questo modo, è possibile trasferire tali prototipi di pelle artificiale su qualsiasi superficie come veri e propri tatuaggi”.


 


Nel team c'è anche Andrea Spanu, specialista che lavora alla Fondazione Bruno Kessler di Trento, in prima fila nell’ottimizzazione dei sensori: “I tatuaggi sensorizzati potrebbero essere integrati su protesi artificiali al fine di conferire alle stesse una sensibilità simile a quella di un arto reale, o, in prospettiva, trasferiti sulla pelle per la rilevazione, oltre che di pressione e temperatura, di importanti parametri biomedici quali per esempio il livello di stress o l’attività elettrica muscolare e cardiaca. Ancora, con questo approccio si potrebbero rivestire i robot del futuro permettendo loro di interagire autonomamente con l’ambiente, gli oggetti circostanti e, perché no, gli esseri umani”.


 


Piero Cosseddu sintetizza: “Il lavoro dimostra come sia possibile realizzare, utilizzando dei transistor su plastica ultra flessibili e ad alte prestazioni, dei veri e propri tatuaggi sensorizzati multimodali che siano capaci di replicare le funzioni della pelle umana. L’introduzione di questi innovativi sensori tattili potrebbe dunque avere importanti ricadute in settori applicativi differenti e in continua evoluzione quali la robotica, la protesica e la riabilitazione”.