Nuevas pantallas táctiles: ¿qué son los taxles?

Un invento que emerge del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) favorecería el despliegue de nuevas pantallas táctiles, con experiencias superadoras en comparación con las propuestas actualmente disponibles. El plan de los investigadores gira en torno a un tatuaje electrónico ultrafino que permite tocar objetos en entornos virtuales. Entre las aplicaciones previstas aparecen, también, soluciones para personas con extremidades protésicas y usuarios con discapacidad visual.

Los científicos detrás de este ingenio, Arianna Mazzotta y Virgilio Mattoli, apuntan a una tecnología conocida como “taxles”, una ingeniosa contracción de palabras. “Un taxel es un píxel táctil, con un sensor que mide la fuerza en un único punto. Un dispositivo complejo puede tener múltiples taxels, en analogía con las pantallas que están formadas por una matriz de píxeles. En nuestro caso, usamos el término como el punto de generación de fuerza”, explica Mazzotta en diálogo con Hipertextual.

De veras delgado, el tatuaje despierta sensaciones en los usuarios. Lo hace generando una fuerza que moviliza la piel de quien lo lleva. Las nuevas pantallas táctiles podrían entrelazarse con esta tecnología, beneficiando a un sentido que —amén de las vibraciones en los mandos de videojuegos— se ha postergado en relación con la vista y al oído.

Los taxles y las nuevas pantallas táctiles

“Replicar sensaciones táctiles en los dispositivos podría derivar en múltiples usos relevantes”, observan los investigadores del IIT de Pontedera, en Italia. En vínculo con el mencionado tatuaje —que es temporal— los taxels se activan de forma independiente. En la práctica, permiten reproducir en la piel letras, números, así como patrones direccionales y dinámicos.

¿Cuándo surgió esta idea para las nuevas pantallas táctiles?

Mattoli: En nuestro grupo tenemos cierta experiencia en electrónica para tatuajes. Anteriormente, desarrollamos electrodos para registrar señales bioeléctricas mediante el uso de variantes temporales. En cierto momento empezamos a pensar no solo en adquirir señales, sino también en utilizarlas como dispositivos activos. Para este desarrollo en particular, estábamos jugando con los tatuajes para calentar algunos sustratos. Notamos que en ciertos casos, cuando un pequeño volumen de aire quedaba atrapado, se producía un movimiento al alimentarlo. Entonces, entendimos que el principio podría haberse utilizado para implementar un dispositivo háptico. Aquel ha sido nuestro “momento eureka”.

En la práctica, ¿cómo se consigue que el usuario experimente sensaciones táctiles?

Mazzotta: La estructura es muy simple. Incluimos en el tatuaje un electrodo que se calienta cuando se activa, provocando un aumento localizado de temperatura en el centro del dispositivo. Así, creamos una “bolsa” de aire gracias al uso de micropartículas, y una capa muy fina de un material plástico. El aire se expande gracias al aumento de temperatura. Esto provoca el movimiento de las finísimas capas que empujan hacia la piel, y da la sensación táctil.

¿Podrían contarnos qué variedad de usos prevén para este ingenio que abriría paso a las nuevas pantallas táctiles?

Mattoli: Este inventocombina las ventajas de los dispositivos de tatuaje —como la ligereza, el grosor ultrafino, la facilidad de aplicación y la aplicación temporal— con la posibilidad de reproducir una sensación táctil. Estos aspectos lo convierten en un muy buen candidato como dispositivo activo portátil para ser utilizado en múltiples aplicaciones. Por ejemplo, realidad virtual, pantallas braille táctiles, retroalimentación háptica. El usuario no percibiría el dispositivo en sí, sino principalmente la sensación táctil, aumentando así el nivel de inmersión. En el caso de los videojuegos, con nuestra tecnología actual puedes saber si estás tocando algo.

Además, ¿en qué sentido puede ayudar a personas con discapacidades?

Mattoli: Un caso realmente interesante es de las personas con miembros amputados que utilizan prótesis y que, por supuesto, no pueden percibir ninguna sensación táctil. Ellos pueden utilizar la extremidad artificial para tocar, agarrar o manipular objetos, pero dependen únicamente de la inspección visual para saber si están realizando bien la tarea. Muchos estudios dedicados a la posibilidad de integrar sensores de fuerza en la prótesis (en la yema del dedo) intentaron detectar si el amputado está tocando algo y luego traducir esta información en una retroalimentación táctil gracias a la conexión a unos electrodos colocados en otras partes del cuerpo, por ejemplo el antebrazo. El tatuaje electrónico desarrollado se puede utilizar en este escenario como una forma no invasiva de reproducir sensaciones táctiles, proporcionando información si la extremidad artificial está tocando algo.

Mazzotta: Luego, está el caso de las personas con discapacidad visual que utilizan braille para leer un texto. Últimamente, ha aumentado el interés por la posibilidad de desarrollar nuevas pantallas táctiles braille que puedan actualizarse. Es decir, un único dispositivo que incluye una matriz de taxels que se pueden activar selectivamente para reproducir los caracteres de aquel alfabeto. En este caso, por supuesto, es necesario fabricar más taxels y no solo uno como en el caso del tatuaje.

¿Cómo se usa este tatuaje? ¿Es borrable?

Mazotta: Se elimina fácilmente con un poco de agua y jabón. Ha sido estudiado para que el usuario lo lleve durante algunas horas, como tatuajes temporales de uso común. Además, está encapsulado entre finas capas de un material biocompatible para maximizar la seguridad del usuario.

En el paper que han publicado dando cuenta de este avance, han señalado que el uso de esta tecnología permitirá la fabricación de nuevas pantallas táctiles, más ligeras y energéticamente eficientes. ¿Cómo es que este tatuaje mejoraría a esos componentes?

Mattoli: Hasta ahora, la mayoría de las tecnologías que buscan reproducir sensaciones táctiles son voluminosas ya que necesitan componentes adicionales para su correcto funcionamiento. Por ejemplo, válvulas, depósitos, cámaras de aire, líquidos, etcétera. O tienen altos voltajes de trabajo, lo que limita la posibilidad de utilizarlas como dispositivos portátiles, especialmente por razones de seguridad del usuario.

Mazzotta: Nuestro tatuaje ha sido diseñado específicamente para el uso en la yema del dedo. Sin embargo, la técnica de fabricación es tan versátil que se puede redimensionar fácilmente. La parte activa tiene un diámetro de aproximadamente 1,5 milímetros.

Los pasos que siguen en la investigación

¿Las nuevas pantallas táctiles se subirán al carro de este tipo de avances, con experiencias verdaderamente superadoras? ¿Por qué el sentido del tacto se ha estacado, conformándose con los estímulos hápticos, con vibraciones que no terminan de convencernos de la inmersión pretendida?

Según los expertos del IIT, uno de los problemas se debe a los límites de las tecnologías disponibles y a la limitación de la escalabilidad. “Por ejemplo, los sistemas que funcionan bien en términos de retroalimentación háptica suelen ser complejos y voluminosos. Son costosos y/o requieren altos voltajes para su funcionamiento. Probablemente, falta una solución que sea realmente portátil, que proporcione retroalimentación realista y que también sea lo suficientemente compacto y de bajo costo para ser explotado. Intentamos ir en esta dirección con nuestra investigación”, dice Mattoli en diálogo con esta publicación.

Por lo demás, el modelo conceptual está conectado a los componentes electrónicos para su alimentación. Ahora, los expertos trabajan para que también se pueda llevar puesto, con los beneficios de la portabilidad y las capacidades inalámbricas.

En vista a la implementación de los taxels en vínculo con el tatuaje, los investigadores explican que ya han probado los primeros prototipos funcionales. En lo que sigue, prevén trascender las pruebas de laboratorio, aunque las nuevas pantallas táctiles beneficiadas por estos avances deberán esperar. “En este momento, estamos planeando realizar algunos experimentos. Después de pruebas en escenarios reales, podremos definir cómo proceder hacia la fabricación, lo que podría llevar algunos años”, comenta Mazzotta.

El trabajo de Mattoli y Mazzotta previamente se detalló en un artículo publicado en la revista Advanced Electronic Materials.