Un’invenzione dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) favorirebbe la diffusione di nuovi touch screen, con esperienze superiori a quelle attualmente disponibili. Il progetto dei ricercatori ruota attorno a un tatuaggio elettronico ultrasottile che permette all’utente di toccare oggetti in ambienti virtuali. Le applicazioni previste comprendono anche soluzioni per persone con protesi e ipovedenti.
Gli scienziati dietro questo ingegno, Arianna Mazzotta e Virgilio Mattoliindicano una tecnologia nota come “taxles“Un’abile contrazione di parole. “Un taxel è un pixel tattile, con un sensore che misura la forza in un singolo punto. Un dispositivo complesso può avere più taxel, in analogia con i display che sono costituiti da una serie di pixel. Nel nostro caso, utilizziamo il termine come punto di generazione della forza”, spiega Mazzotta in un dialogo con Hipertestuale.
Molto sottile, il tatuaggio risveglia sensazioni in chi lo indossa. Lo fa generando una forza che mobilita la pelle di chi lo indossa. I nuovi schermi tattili potrebbero intrecciarsi con questa tecnologia, a vantaggio di un senso che – a parte le vibrazioni dei controller dei videogiochi – è stato trascurato rispetto alla vista e all’udito.
Taxles e i nuovi touchscreen
“Replicare sensazioni tattili su dispositivi potrebbe portare a molteplici utilizzi”, osservano i ricercatori dell’IIT di Pontedera, in Italia. Collegati al suddetto tatuaggio – che è temporaneo – i taxel si attivano in modo indipendente. In pratica, permettono di riprodurre sulla pelle lettere, numeri e disegni direzionali e dinamici.
Quando è nata l’idea dei nuovi touch screen?
Mattoli: Nel nostro gruppo abbiamo una certa esperienza nell’elettronica dei tatuaggi. In precedenza, abbiamo sviluppato elettrodi per registrare segnali bioelettrici utilizzando varianti temporali. A un certo punto abbiamo iniziato a pensare non solo all’acquisizione di segnali, ma anche al loro utilizzo come dispositivi attivi. Per questo particolare sviluppo, stavamo giocando con i tatuaggi per riscaldare alcuni substrati. Abbiamo notato che in alcuni casi, quando un piccolo volume d’aria era intrappolato, c’era un movimento quando lo alimentavamo. Ci siamo quindi resi conto che il principio avrebbe potuto essere utilizzato per implementare un dispositivo aptico. Questo è stato il nostro “momento eureka”.
In pratica, come si fa a far provare all’utente le sensazioni tattili?
Mazzotta: La struttura è molto semplice. Includiamo nel tatuaggio un elettrodo che si riscalda quando viene attivato, provocando un aumento localizzato della temperatura al centro del dispositivo. In questo modo, creiamo una “tasca” d’aria grazie all’uso di microparticelle e di uno strato molto sottile di materiale plastico. L’aria si espande a causa dell’aumento di temperatura. Questo provoca il movimento degli strati sottilissimi che spingono contro la pelle e danno la sensazione tattile.
Può parlarci della varietà di usi che prevede per questa nuova tecnologia touchscreen, che aprirebbe la strada a nuovi schermi tattili?
Mattoli: Questa invenzione combina i vantaggi dei dispositivi per tatuaggi – come la leggerezza, lo spessore ultrasottile, la facilità di applicazione e l’applicazione temporanea – con la capacità di riprodurre una sensazione tattile. Questi aspetti la rendono un ottimo candidato come dispositivo attivo portatile da utilizzare in molteplici applicazioni. Ad esempio, realtà virtuale, display braille tattili, feedback aptico. L’utente non percepirebbe il dispositivo in sé, ma soprattutto la sensazione tattile, aumentando così il livello di immersione. Nel caso dei videogiochi, con la tecnologia attuale è possibile capire se si sta toccando qualcosa.
Inoltre, in che modo può aiutare le persone con disabilità?
Mattoli: Un caso davvero interessante è quello delle persone con arti amputati che utilizzano protesi e che, ovviamente, non possono percepire alcuna sensazione tattile. Possono usare l’arto artificiale per toccare, afferrare o manipolare gli oggetti, ma si affidano esclusivamente all’ispezione visiva per sapere se stanno eseguendo bene il compito. Molti studi sulla possibilità di integrare sensori di forza nella protesi (nel polpastrello) hanno cercato di rilevare se l’amputato sta toccando qualcosa e quindi di tradurre questa informazione in un feedback tattile collegandosi a elettrodi posizionati su altre parti del corpo, ad esempio l’avambraccio. Il tatuaggio elettronico sviluppato può essere utilizzato in questo scenario come un modo non invasivo di riprodurre le sensazioni tattili, fornendo informazioni se l’arto artificiale sta toccando qualcosa.
Mazzotta: C’è poi il caso delle persone ipovedenti che utilizzano il braille per leggere i testi. Recentemente è cresciuto l’interesse per la possibilità di sviluppare nuovi touchscreen braille aggiornabili. Cioè un unico dispositivo che include una matrice di tasselli che possono essere attivati selettivamente per riprodurre i caratteri di quell’alfabeto. In questo caso, ovviamente, è necessario produrre più taxel e non uno solo come nel caso del tatuaggio.
Come si usa questo tatuaggio ed è cancellabile?
Mazotta: Si rimuove facilmente con un po’ di acqua e sapone. È stato progettato per essere indossato dall’utente per alcune ore, come i comuni tatuaggi temporanei. Inoltre, è incapsulato tra sottili strati di materiale biocompatibile per massimizzare la sicurezza dell’utente.
Nel carta pubblicato su questa scoperta, hanno sottolineato che l’uso di questa tecnologia consentirà la produzione di nuovi touchscreen più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico. In che modo questo tatuaggio migliorerebbe questi componenti?
Mattoli: Finora, la maggior parte delle tecnologie che mirano a riprodurre le sensazioni tattili sono ingombranti perché necessitano di componenti aggiuntivi per funzionare correttamente. Ad esempio, valvole, serbatoi, camere d’aria, liquidi e così via. Oppure hanno tensioni di lavoro elevate, il che limita la possibilità di utilizzarle come dispositivi portatili, soprattutto per motivi di sicurezza dell’utente.
Mazzotta: Il nostro tatuaggio è stato progettato specificamente per essere utilizzato sul polpastrello. Tuttavia, la tecnica di fabbricazione è così versatile che può essere facilmente ridimensionata. La parte attiva ha un diametro di circa 1,5 millimetri.
Le prossime tappe della ricerca
I nuovi touchscreen saranno saltare sul carro dei vincitori Perché il senso del tatto ha ristagnato, accontentandosi di stimoli aptici, con vibrazioni che non ci convincono dell’immersione prevista?
Secondo gli esperti dell’IIT, uno dei problemi è dovuto ai limiti delle tecnologie disponibili e alla limitata scalabilità. “Ad esempio, i sistemi che funzionano bene in termini di feedback aptico sono spesso complessi e ingombranti. Sono costosi e/o richiedono tensioni elevate per funzionare. Probabilmente manca una soluzione che sia veramente portatile, che fornisca un feedback realistico e che sia anche abbastanza compatta e a basso costo da poter essere sfruttata. Con la nostra ricerca stiamo cercando di andare in questa direzione”, afferma Mattoli in un dialogo con questa pubblicazione.
Altrimenti, il modello concettuale è collegato ai componenti elettronici per alimentarlo. Ora gli esperti stanno lavorando per renderlo anche indossabile, con i vantaggi della portabilità e delle funzionalità wireless.
In vista dell’implementazione dei taxel in relazione ai tatuaggi, i ricercatori spiegano di aver già testato i primi prototipi funzionali. Successivamente, hanno in programma di andare oltre i test di laboratorio, anche se i nuovi touchscreen che beneficiano di questi progressi dovranno aspettare. “Al momento abbiamo in programma di condurre alcuni esperimenti. Dopo i test in scenari reali, saremo in grado di definire come procedere verso la produzione, che potrebbe richiedere alcuni anni”, afferma Mazzotta.
Il lavoro di Mattoli e Mazzotta è stato precedentemente illustrato in un articolo pubblicato sulla rivista Materiali elettronici avanzati.