E-skin: cos'è e come funziona la pelle elettronica

Un gruppo di ricercatori della Stanford University (California) sono riusciti a sviluppare una protesi cutanea morbida e flessibile che utilizza circuiti integrati per convertire varie percezioni sensoriali in segnali elettrici. Quella realizzata in questi giorni, è una e-skin ovvero una pelle artificiale in grado di stimolare impulsi nervosi.

Dal team di studiosi guidato da Zhenan Bao si spiega che la e-skin aiuta a far percepire a chi la indossa sensazioni di pressione, calore, tensione oltre alle reazioni tipiche di alcune sostanze chimiche. Il cervello umano riconosce gli stimoli come “naturali” e trasferisce le sensazioni corrispondenti a chi indossa la e-skin.

La pelle elettronica incorpora transistor semiconduttori organici e non ha componenti rigidi, imitando così gli aspetti meccanici della pelle reale. Inoltre, la e-skin funziona con una tensione operativa di soli 5V risultando assolutamente innocua per chi ne fa uso.

Qual è la struttura della e-skin e a cosa serve

Come spiegano i ricercatori della Stanford su Science, la e-skin appena presentata si configura come un’importante novità per i dispositivi robotici e medici di prossima generazione. Poter “codificare” in digitale le sensazioni di tocco, temperatura, tensione e altro ancora, renderà possibile lo sviluppo di macchine ancora più abili avvalendosi dei progressi dell’intelligenza artificiale. Inoltre, sarà possibile migliorare le interfacce uomo-macchina oltre che dare nuovamente sensibilità ai soggetti che, per qualunque motivo, l’avessero perduta.

Zhenan Bao e i suoi collaboratori precisano comunque che realizzare un sistema biomimetico in grado di integrarsi perfettamente con il corpo umano rimane una sfida. La e-skin presentata in questi giorni rappresenta un importante passo in avanti. Essa, infatti, è capace di abilitare un grado di percezione multimodale e generare segnali neuromorfici servendosi di un materiale dielettrico elastomerico a tre strati e ad alta permittività. Ogni strato della e-skin ha uno spessore massimo pari a 100 nm.

È interessante notare che uno degli strati è realizzato in nitrile, la stessa gomma utilizzata nei guanti chirurgici. La maggior parte dell’e-skin è comunque composta da strati di materiali simili alla pelle.

Le accortezze tecniche e tecnologiche utilizzate, hanno permesso di realizzare un dispositivo intelligente che è contraddistinto non soltanto da una bassa tensione operativa ma anche da un bassissimo consumo energetico.

Gli esperimenti di laboratorio sono stati al momento condotti sui ratti. Durante i test, la protesi cutanea ha riconosciuto un segnale tattile, lo ha riferito al cervello e ha innescato una risposta motoria. Così come atteso dai ricercatori. Adesso gli studi proseguiranno, anche al fine di realizzare un’interfaccia wireless utile per trasferire i segnali.

Il processo può avvenire anche in senso inverso: i ricercatori hanno infatti già realizzato un meccanismo che permette di tracciare la frequenza cardiaca al polso e altri parametri vitali. Il tutto avviene serigrafando un’antenna e un sensore su un adesivo estensibile progettato per aderire alla pelle. I dati rilevati vengono trasmessi in tempo reale a un apposito ricevitore.

Le immagini pubblicate nell’articolo sono di Jiancheng Lai e Weichen Wang, Bao Research Group presso Stanford University.