Applicabili a diversi ambiti, compresa la protesica e la fisioterapia, i sensori aptici per la sensibilità tattile sfruttano i meccanocettori cutanei per fornire un feedback sensoriale all’utente.
Il feedback sensoriale è uno degli ingredienti fondamentali per il controllo motorio, coinvolto per esempio nella scelta della giusta forza da applicare alla presa di un oggetto o al tocco di una superficie. In assenza di questo feedback tutto diventa più difficile, come ben sanno gli sviluppatori di protesi di arto e gli amputati che le utilizzano.
Una possibile soluzione arriva dalla Northwestern University e, più nel dettaglio, dal team dell’Istituto di Bioelettronica Querrey Simpson guidato da John A. Rogers, docente di Scienze e Ingegneria dei materiali, Ingegneria Biomedica e Neurochirurgia: un nuovo sensore aptico capace di trasmettere un feedback sensoriale alla cute.
Pubblicato su Nature, il dispositivo sviluppa il concetto di realtà virtuale epidermica presentato per la prima volta dallo stesso John A. Rogers nel 2019 (doi: 10.1038/s41586-019-1687-0): in quell’occasione il focus era su un sistema di interfaccia con la cute capace di far percepire il senso del tatto su larghe porzioni di pelle attraverso un insieme di attuatori vibratili miniaturizzati.
Le caratteristiche del dispositivo
Il device sviluppato dal team è formato da 19 attuatori aptici magnetici miniaturizzati, incapsulati in un involucro di silicone, e nel complesso è sottile, flessibile e capace di aderire delicatamente alla cute, sfruttandola come magazzino di energia elastica.
In particolare, questo dispositivo utilizza i vari meccanocettori della cute per mediare i diversi stimoli tattili, potendo così rendere la percezione tanto dinamica quanto statica, a seconda delle esigenze.
Grazie a questo meccanismo, il device può distribuire forze controllate attraverso frequenze differenti, senza bisogno di un’alimentazione elettrica continua.
I diversi attuatori del dispositivo possono lavorare autonomamente, portando sensazioni diverse, come pressione, vibrazione e torsione, perché collegati a meccanocettori diversi. In questo modo la percezione tattile può diventare ricca e naturale. È, inoltre, possibile collegare il device via bluetooth a uno smartphone, così da raccogliere dati dall’ambiente e inviarli al dispositivo, che li traduce in stimoli tattili.
Applicazioni in ambito sanitario
Sono molte le applicazioni possibili per questo dispositivo, in primis nel gaming e nella realtà virtuale immersiva, ma anche in ambito salute. Per esempio, è possibile inviare a persone cieche sensazioni tattili provenienti dall’ambiente esterno, per aiutarli nel percepire la presenza di ostacoli e nell’evitarli: in particolare, le sensazioni fornite dal device diventano sempre più intense man mano che ci si avvicina a un ostacolo.
Nello studio pubblicato, gli autori hanno testato le capacità del sensore coinvolgendo dei volontari ciechi. Un’altra applicazione, che può interessare anche l’ambito riabilitativo, è la possibilità di rinforzare la propriocezione in pazienti che invece hanno, per esempio, problemi di equilibrio.
Inoltre, con i dovuti studi e accorgimenti, questi sensori potrebbero un giorno diventare utili anche nella protesica, favorendo il ripristino del feedback sensoriale ai pazienti portatori di protesi.
Studio: Flavin, M.T., Ha, KH., Guo, Z. et al. Bioelastic state recovery for haptic sensory substitution. Nature 635, 345–352 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08155-9
