SkinKit biedt veelzijdig computergebruik dat op de huid kan worden gedragen

Personal computing is in de loop der jaren kleiner en intiemer geworden – van desktop tot laptop, tot smartphones en tablets, tot smartwatches en slimme brillen.

Maar de volgende generatie draagbare computertechnologie – voor gezondheid, welzijn, sociale interactie en vele andere toepassingen – zal dichter bij de drager staan ​​dan een horloge of een bril: hij zal op de huid worden geplakt.

Huidinterfaces – ook wel bekend als ‘slimme tatoeages’ – hebben het potentieel om beter te presteren dan de waarnemingscapaciteiten van de huidige draagbare technologieën, maar de combinatie van comfort en duurzaamheid is een uitdaging gebleken. Nu, Cornell-leden Hybride lichaamslab Ze hebben een betrouwbare, strakke interface bedacht die eenvoudig te bevestigen en los te maken is en voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt – van gezondheidsmonitoring tot mode.

Promovendus en lablid Pin-Sung Ku is de hoofdauteur van het boek”SkinKit: het bouwpakket voor prototypes van huid-op-huid-interfacesGepresenteerd in september op UbiComp ’22, de internationale gezamenlijke conferentie van de Association for Computing Machinery over alomtegenwoordige en ubiquitous computing.

“We werken hier al jaren aan en ik denk dat we eindelijk veel technische uitdagingen zijn tegengekomen”, zei hij. Cindy (Hsin-Liu) KaoD., assistent-professor mensgericht ontwerp aan het College of Human Ecology, en senior auteur van de studie. “We wilden een modulaire benadering van slimme tatoeages creëren, om het net zo eenvoudig te maken als het bouwen van Lego.”

De andere medewerkers, allemaal voormalige leden van het lab, zijn voormalig postdoctoraal onderzoeker Muhammad Mahmud Al-Islam Al-Mulla, nu een assistent-professor informatica aan de Marquette University. Kunpeng Huang ’21, M.Eng. ’22; Priya Katapurath, 20, m. ’21; en Krithik Ranjan 22.

SkinKit Het plug-and-play-systeem dat bedoeld is om “de vloer te verlagen voor toegang” tot interfaces op de huid, voor mensen met weinig of geen technische ervaring – is het product van talloze uren van ontwikkeling, testen en herontwikkeling, zei Kao.

Kao’s lab is zich ook goed bewust van culturele verschillen in het algemeen en vindt het belangrijk om deze apparaten te introduceren bij verschillende populaties.

“Mensen met verschillende culturen, achtergronden en etniciteiten kunnen heel verschillende percepties hebben van deze apparaten”, zei ze. “We vonden het eigenlijk heel belangrijk om meer mensen te laten uitdrukken wat ze wilden dat deze slimme tatoeage zou doen.”

Vervaardigd met behulp van Tijdelijk tattoo-papier, stabilisator van siliconenweefsel en water, waardoor een dunne, meerlaagse structuur ontstaat die de groep ‘huiddoek’ noemt. Het gelaagde materiaal kan in de gewenste vormen worden gesneden – voor hun onderzoek gebruikten de onderzoekers vierkanten van drie kwart inch, met mannelijke en vrouwelijke snijlijnen zodat de stukjes mozaïek kunnen worden gesneden (aan elkaar verbonden) – en uitgerust met miniatuur flexibele gedrukte schakeling bord modules. om een ​​reeks taken uit te voeren.

“Het uitgangspunt was om de juiste vormfactor te vinden en deze vervolgens schaalbaar te maken”, zei Coe. “En de manier waarop we het meten is via het mozaïekpatroon. En dan kan de gebruiker een circuit ontwerpen en vervolgens de lay-out aanpassen door meerdere eenheden samen te voegen.”

Een van de ontwerpvoordelen, zei Koe, is het element van hergebruik.

“De drager kan ze gemakkelijk aan elkaar binden en ook scheiden”, zei hij. “Stel dat je vandaag een van de sensoren voor bepaalde doeleinden wilt gebruiken, maar morgen wil je hem voor iets anders. Je kunt ze gemakkelijk loskoppelen en sommige eenheden hergebruiken om binnen enkele minuten een nieuw apparaat te maken.”

testen SkinKitIn het onderzoek rekruteerden de onderzoekers eerst negen deelnemers met STEM- en ontwerpachtergronden om de apparaten te bouwen en te dragen. Hun bijdragen van de workshop van 90 minuten hielpen bij het informeren van verdere wijzigingen, die de groep aanbracht voorafgaand aan een grotere tweedaagse studie van 25 deelnemers met STEM- en ontwerpachtergronden.

Apparaten ontworpen door 25 studiedeelnemers gericht op: gezondheid en welzijn, inclusief temperatuursensoren om koorts als gevolg van COVID-19 te detecteren; Persoonlijke veiligheid, inclusief een apparaat dat de drager zou helpen sociale afstand te bewaren tijdens de pandemie; melding, inclusief een apparaat dat op zijn arm wordt gedragen en dat een loper kan dragen en trillen als het voertuig nadert; en ondersteunende technologie, zoals een polsbandsensor die trilt wanneer de drager op het punt staat om tegen een object te botsen.

Andere toepassingen waren voor sociale, mode- en sporttrainingsdoeleinden.

Kao zei dat leden van haar lab, waaronder Ko, betrokken zijn geweest bij… 4-H. Professionele verkenningsconferentie In de zomer maakten ongeveer 10 middelbare scholieren uit de staat New York hun eigen SkinKit-apparaten.

“Ik denk dat het ons veel potentieel voor STEM-leren laat zien, vooral het vermogen om mensen te betrekken die oorspronkelijk misschien niet in STEM geïnteresseerd waren”, zei Kao. “Maar in combinatie met body art en mode, geloof ik dat er veel potentieel is om de volgende generatie en de bredere bevolking te betrekken bij het verkennen van de toekomst van slimme tatoeage..“

Dit werk werd ondersteund door de National Science Foundation.