I ricercatori hanno sviluppato un sensore di pressione ultrasottile che può essere collegato direttamente alla pelle e misurare come le dita interagiscono con gli oggetti per produrre dati utili per applicazioni mediche e tecnologiche. Il sensore ha un effetto minimo sulla sensibilità degli utenti e sulla capacità di afferrare oggetti, ed è resistente alla rottura da sfregamento. Il team spera anche che il loro sensore possa essere utilizzato per il nuovo compito di archiviare digitalmente le abilità degli artigiani.

Ci sono molte ragioni per cui i ricercatori desiderano registrare il movimento e altri dettagli fisici associati alle mani e alle dita. Le nostre mani sono i nostri strumenti primari per interagire direttamente con, e manipolando, materiali e i nostri ambienti immediati. Registrando il modo in cui le mani eseguono vari compiti, potrebbe aiutare i ricercatori in campi come lo sport e la scienza medica, così come neuroingegneria e altro ancora. Ma acquisire questi dati non è facile.

"Le nostre dita sono estremamente sensibili, così sensibili, infatti, che una pellicola di plastica supersottile spessa solo pochi milionesimi di metro è sufficiente per influenzare le sensazioni di qualcuno, ", ha affermato il docente Sunghoon Lee del Someya Group presso l'Università di Tokyo. "Quindi un sensore indossabile per le dita deve essere estremamente sottile. Ma questo ovviamente lo rende molto fragile e suscettibile di danni da sfregamento o azioni fisiche ripetute. Per superare questo, abbiamo creato uno speciale materiale funzionale che è sottile e poroso chiamato sensore nanomesh."

Lee e il suo team hanno realizzato due tipi di strati per i loro sensori. Entrambi gli strati sono stati realizzati con un processo chiamato elettrofilatura, che assomiglia a un ragno che tesse la sua tela. Uno è una rete isolante in poliuretano con fibre da circa 200 nanometri a 400 nanometri di spessore, circa un cinquecentesimo dello spessore dei capelli umani. Il secondo strato è una rete di linee a forma di stencil che forma il componente elettronico funzionale del sensore. Questo è realizzato in oro e utilizza un telaio di supporto di alcol polivinilico, spesso presente nelle lenti a contatto, che dopo la fabbricazione viene lavato via per lasciare solo le tracce d'oro che stava sostenendo. Più strati si combinano per formare un sensore di pressione e movimento funzionale.

"Abbiamo eseguito una serie rigorosa di test sui nostri sensori con l'aiuto di 18 soggetti di prova, " ha detto Lee. "Hanno confermato che i sensori erano impercettibili e non influenzavano né la capacità di afferrare oggetti attraverso l'attrito, né la sensibilità percepita rispetto all'esecuzione dello stesso compito senza un sensore collegato. Questo è esattamente il risultato che speravamo".

Questa è la prima volta al mondo che è stato dimostrato con successo un sensore montato sulla punta delle dita senza alcun effetto sulla sensibilità della pelle. E il sensore ha mantenuto le sue prestazioni di sensore di pressione anche dopo essere stato sfregato contro una superficie con una forza di 100 kilopascal, approssimativamente equivalente alla pressione atmosferica, 300 volte senza rompersi. Una nuova applicazione che il team vorrebbe vedere è l'archiviazione digitale di delicati lavori di artigiani o anche il lavoro di chirurghi altamente qualificati. Se questi processi possono essere registrati, potrebbe diventare possibile addestrare le macchine su come eseguire i compiti con un grado di fedeltà maggiore di quanto non sia mai stato raggiunto prima.