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Tessuti e Organi Artificiali

Pelle artificiale “made in Italy”: un biosensore low-cost riproduce il senso del tatto

Scritto da Elio Mandara

Altra invenzione tutta italiana: a scendere in campo questa volta è il “Center for Micro-BioRobotics” (CMBR) dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Pontedera (Pisa) presentando un dispositivo realizzabile su larga scala, a basso costo e con molteplici applicazioni in campo biomedicale.

Si tratta di un nuovo “sensore tattile soft” in grado di rilevare forze di diverse intensità sotto forma di stimoli meccanici in diverse direzioni spaziali, frontalmente e trasversalmente, un’invenzione destinata ad aprire la strada a molte applicazioni del campo biomedico, persino a quelle più innovative come i tessuti “intelligenti”.

Il team di ricercatori coordinato da Lucia Beccai, ingegnere elettronico, attiva nel campo della ricerca della microelettronica al centro CMBR dell’IIT di Pontedera, ha ufficialmente aperto una nuova frontiera nel campo della micro bio-robotica.

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Funzionamento

È un dispositivo sottile e flessibile, più semplice di un sensore di pressione (dispositivo capace di misurare la pressione di fluidi e gas propriamente chiamato trasduttore che si trova in diretta interazione con il sistema misurato) che, grazie alla capacità di percepire forze provenienti da orientazioni differenti, rappresenta un “sensor-touch” a tre assi con un ampio range di funzionamento e può rilevare con altissima sensitività sia un lieve tocco, come, ad esempio, una carezza, sia sollecitazioni anche più forti, come quelle percepite da noi “umani” quando eseguiamo la presa di un oggetto abbastanza pesante e sfruttiamo la sensazione tattile per evitare che ci scivoli da mano.

Questo dispositivo è adattabile alla forma delle superfici su cui viene riposto ed è anche molto resistente ad un persistente utilizzo.

 

Realizzazione, materiali impiegati e conseguenti proprietà

È stato realizzato sovrapponendo diversi strati di materiale conduttivo (materiale capace di far scorrere al suo interno flussi di cariche elettriche o di calore), polimeri elastici e a base di silicone.

Le sue “magiche” caratteristiche, derivano dalla particolare struttura, che sfrutta caratteristiche chimico-fisiche dei singoli materiali di cui è composto: una sorta di conformazione a “panino” su scala nanometrica e millimetrica: infatti i due strati di tessuto connettivo racchiudono una pellicola sottilissima di materiale isolante a base di fluoro-silicone, un nuovo composto con caratteristiche superiori al tradizionale silicone, che grazie alla presenza del fluoro sviluppa delle eccellenti proprietà meccanico-fisico-chimiche.

Conformazione a " panino"

Conformazione a ” panino”

Questa pellicola di fluoro-silicone, non aderendo allo strato superiore del “panino”, permette la formazione di un cuscino d’aria , il quale garantisce maggiore comprimibilità del sensore aumentandone la sensibilità in maniera decisiva. I tempi di risposta, che si svolgono nell’ordine dei millesimi di secondo, sono molto simili a quelli delle sensazioni tattili esistenti in natura, come avviene nella pelle dell’uomo o nelle radici delle piante.

 

Applicazioni e costi di produzione

A differenza di altri prototipi presenti, spesso costruiti con processi complessi e costosi, questo biosensore è realizzato con materiali economici e il suo processo di produzione è facilmente riproducibile, aspetto che lo rende adatto alla realizzazione su larga scala.

Le potenziali applicazioni di questo dispositivo italiano sono numerose:

  • Recuperare le funzionalità della cute danneggiata in seguito a gravi ustioni, operando come dispositivo impiantabile
  • Restituire il senso del tatto, operando come sensore per protesi di mano intelligenti
  • Leggere parametri vitali come il battito cardiaco o la pressione arteriosa
  • Innovare, nel campo dell’elettronica, la realizzazione di dispositivi “touch”

 

Non resta che complimentarci con i nostri ricercatori, evidenziando l’enorme successo delle ricerche condotte al CMBR nell’ambito dei sensori tattili “soft” e biomimetici, che hanno portato, anche negli anni precedenti, numerosi riconoscimenti in campo internazionale ai progetti made in Italy.

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Informazioni autore

Elio Mandara

Studente iscritto alla facoltà di Ingegneria Biomedica dell’Università degli Studi Di Napoli Federico II. Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle tecnologie dell’informazione.

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