Smartwatch e tracker sono solo la parte più nota di un mondo wearable in grado di monitorare sia la temperatura corporea che l’ossigenazione sanguigna, o ancora tutto il lavoro dell’apparato cardiocircolatorio.
Sensori e dispositivi indossabili, incorporati nell’abbigliamento o da tenere a contatto con la pelle, o anche sottopelle, il cui fine ultimo è quello di migliorare le condizioni di salute in generale grazie a un miglioramento del controllo medico, una velocità maggiore nei soccorsi, un riscontro immediato delle nostre azioni.
La sfida successiva di questi Smart Wearable Systems, ovvero gli apparati indossabili modellati attorno al corpo, è migliorarne affidabilità, praticità e accuratezza nella lettura dei parametri.
Ecco perchè, altrettanto importanti e promettenti, sono le prospettive nel mondo di:
- smart patch, i cerotti intelligenti;
- tatuaggi smart (smart tattoo), poco considerati ma già esistenti da tempo e ovviamente non per motivi estetici.
Senza dimenticare anche i tentativi sui tessuti, per rendere smart un comune capo di abbigliamento tecnico.
Soluzioni in grado di:
- leggere parametri vitali;
- garantire un contatto continuo con la pelle e adattarsi alla conformazione del corpo umano, riducendo il margine di errore;
- effettuare pagamenti contactless;
- effettuare lettura più regolari e accurate.
Poiché notizie recenti indicano che, con opportune modifiche, sia possibile con questi tatuaggi tech rilevare anche i sintomi del coronavirus approfondiamo l’argomento con particolare attenzione a quelli per usi orientati alla salute della persona.
I diversi prototipi di tatuaggi smart
La differenza tra i vari tatuaggi intelligenti sta nel peso, nella sensazione e nel design.
Gli e-tattoo sono ultrasottili e si adattano alla pelle, a differenza dei dispositivi elettronici più grandi e goffi che sono montati sulla pelle con cinghie.
I tatuaggi smart per il wearable computing
Ci siamo abituati a smartphone, smartwatch e tracker ma sono molti gli esempi di computer indossabili (wearable computing). Come i prototipi di tattoo realizzati per interagire con i device.
Il primo brevetto per creare un tatuaggio sul collo, Electronic tattoo 110, risale al 2013 e fu di Motorola.
Una sorta di microfono per smartphone, da incorporare in modo permanente nel corpo, in grado di rilevare il suono leggendo le fluttuazioni dei muscoli o dei tessuti nella gola per inviarlo a uno smartphone o altro dispositivo in modalità wireless.
Restando sempre nell’ambito del suono, il giovane tatuatore Nate Siggard ha ideato tatuaggi in grado anche di essere ascoltati.
Il Soundwave Tattoo, grazie a una app realizzata da Siggard, può, con la realtà virtuale, trasformare le informazioni contenute in un tatuaggio in audio.
Il tutto sfruttando un sistema di lettura molto simile a quello dei lettori di codici QR utilizzati, ad esempio, per le visite al museo o per leggere i menu al ristorante.
Sembra una procedura molto difficile e quasi fantascientifica, ma in realtà è molto semplice: attraverso il sito SkinMotion è possibile caricare una traccia audio che verrà trasformata in un’onda sonora unica e specifica.
Questo “disegno” potrà poi venire tatuato da uno dei tatuatori affiliati a SkinMotion, e una volta completato potrà poi essere riprodotto attraverso l’app SkinMotion presente su Apple Store e Google Play.
I ricercatori di Microsoft Research insieme un gruppo di dottorandi del MIT Media Lab nel 2016 misero a punto DuoSkin, il tatuaggio temporaneo, applicabile sulla pelle con un processo di trasferimento a base d’acqua, per:
- trasformare la pelle in un trackpad con cui controllare dispositivi portatili come gli smartphone;
- capire la temperatura della pelle e archiviare dati;
- gioiello poiché ”impreziosito” da LED.
In tempi più recenti anche Google con il suo progetto SkinMarks, dopo l’esperienza non troppo positiva dei Google Glass, sta analizzando la realizzazione di un prototipo di tatuaggio temporaneo ad alta tecnologia che trasformerebbe la pelle dov’è presente in un touchpad gigante da gestire tramite movimenti istintivi.
Si presume, infatti, che i tatuaggi pensati dal colosso siano creati per essere applicati su parti ben precise delle mani e della dita così da avere la possibilità di controllarne le funzioni senza alcuna difficoltà.
I tatuaggi smart alleati della nostra salute
Molti gli esempi di tatuaggi smart che hanno come fine ultimo quello di migliorare la qualità di cure e assistenza, e dunque lontani dal fattore estetico.
Un progetto di ricerca, del 2017, è il Dermal Abyss di Harvard e del MIT.
Tatuaggi permanenti che prevedono l’utilizzo di particolari inchiostri biosensibili per identificare i livelli di pH, glucosio o sodio.
Molto utile per pazienti diabetici dove la semplicità d’uso sarebbe ben maggiore degli attuali misuratori di glicemia.
I biosensori contenuti negli inchiostri sono quattro e sono in grado di restituire informazioni biochimiche diverse in base alle differenti colorazioni assunte:
- dal viola al rosa per il sensore del pH;
- dal blu al marrone per il sensore del glucosio;
- fluorescenti ad alte intensità di raggi UV per il sensore del sodio, insieme ad un secondo sensore del PH.
Ed è proprio quest’ultimo aspetto, a seguito di un perfezionamento di Carson Bruns, un ricercatore nel campo interdisciplinare della nanotecnologia molecolare proveniente dall’Università del Colorado, a rendere questo tipo di tatuaggio efficace per evitare uno dei cancri della pelle più pericolosi, ovvero il melanoma.
La luce UV e il calore possano infatti trasformare il tatuaggio, precedentemente invisibile, in uno blu brillante.
«La questione è molto semplice: se riesci a vedere il tatuaggio, significa che sei sovraesposto alla luce solare e sei maggiormente a rischio di scottature e cancro della pelle. Se metti la crema solare, scomparirà e saprai di essere al sicuro»
Carson Bruns
Interessati ai tatuaggi e biosensori colorimetrici anche i ricercatori dell’Università di Monaco, in Germania.
I loro tatuaggi smart, sperimentati ad oggi su pelle di maiale, sono dotati di sensori che fungono da display diagnostico, in grado di cambiare colorazione in risposta ai cambiamenti delle concentrazioni di pH, glucosio e albumina.
Tutti e tre i sensori hanno una colorazione di partenza di colore giallo che diventa:
- verde via via che le concentrazioni di albumina aumentano, per il sensore dell’albumina;
- verde scuro a concentrazioni elevate di glucosio per il sensore del glucosio;
- blu quando i valori del parametro di trovano tra il 5 e il 9 (il valore del pH considerato normale oscilla intorno a 7,4), per il sensore del pH.
Molto utili nella lotta a malattie croniche come diabete, insufficienza renale o disturbi epatici.
I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin nel 2017 hanno ideato il Graphene Electronic Tattoo (GET), un tatuaggio elettronico removibile al grafene (ovvero uno strato ultra sottile di grafite creato con carbonio elementare).
Un materiale leggerissimo indicato da molti come il materiale del futuro.
GET funziona come molti tracker di salute e fitness indossabili disponibili in commercio e, proprio come altri dispositivi indossabili, può monitorare sia la frequenza cardiaca che la bioimpedenza.
In fase sperimentale ha infatti dato ottimi risultati e ha permesso di sostituire con efficacia gli strumenti per misurare l’elettroencefalogramma (EEG), l’elettrocardiogramma (ECG), l’elettromiogramma (EMG), la temperatura e l’idratazione della pelle.
Più recentemente Graphene Flagship ha realizzato ICFO Fitness Tracker, prototipi di patch trasparente usa e getta al grafene in grado di rilevare fino a sei parametri vitali: oltre a battito cardiaco, frequenza respiratoria e temperatura corporea (segnali rilevati dalla maggior parte dei dispositivi indossabili), rileva anche il grado di idratazione, il livello di ossigeno nel sangue e monitora l’esposizione ai raggi UV.
Il team della Pennsylvania State University è riuscito ad aggirare tutte le difficoltà tecniche, i limiti fisici dei nostri tessuti organici, e ha creato dei sensori indossabili che, oltre a monitorare la propria temperatura corporea, l’ossigenazione sanguigna e la performance cardiaca, se correttamente programmati, potrebbero consentire anche di rilevare i sintomi del Covid-19.
Si tratta di sensori:
- applicabili direttamente sulla pelle utilizzando solo un phon ad aria fredda per asciugare l’acqua utilizzata come solvente nell’inchiostro;
- rimovibili, senza danneggiare né la pelle né il dispositivo stesso, con una semplice doccia calda;
- riciclabili.
Infine, studi recenti e ancora in fase di test dell’University College of London (UCL) e dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) prevedono tatuaggi che emettono luce grazie a circuiti OLED (diodi organici a emissione di luce -usati in molti schermi per TV e smartphone), spessi solo 2,3 micrometri, applicabili con acqua e pressione come un tatuaggio temporaneo e rimovibili con il sapone.
Diversi gli ambiti di applicazione suggeriti:
- sulla pelle per monitorare lo stato di idratazione o l’esposizione al sole;
- sugli alimenti per indicare la scadenza;
- su abiti e unghie per diventare un semplice accessorio di moda.
«I tatuaggi elettronici rappresentano un settore di ricerca in espansione. All’Istituto Italiano di Tecnologia abbiamo già sviluppato elettrodi che possono essere applicati sulla pelle per eseguire test diagnostici come l’elettrocardiogramma. Il vantaggio di questa tecnologia è che è a basso costo, facile da applicare e usare, e si elimina facilmente con acqua e sapone»
Virgilio Mattoli dell’IIT
Non ci resta dunque che vedere se e come questo tipo di prodotti saranno portati sul mercato e nel frattempo domandarsi se non siamo di fronte all’ennesimo passo verso la connessione totale.
