Ohne eine winzige Leiterplatte ist man nie ganz angezogen

WovenProbe-Tracking-System für Trägheitsmesseinheiten. (Foto: Hybrid Body Lab)

Körpermodifikationen wie Tätowierungen und Piercings haben oft die Zugehörigkeit zu einer Subkultur signalisiert. Aber was ist, wenn sie Genau genommen etwas signalisiert, wie zum Beispiel intelligente Tätowierungen die als Schnittstellen für digitale Geräte von Drittanbietern fungieren?



Das ist, was Professorin Cindy Hsin-Liu Kao erschafft in ihr Hybridkörperlabor an der Cornell University mit gewebter Haut, Faserwissenschaft und leitfähigen Textilien.

Würden Sie mit einer Platine verschmelzen, um Ihr eigenes LAN zu werden, oder ein Wearable der nächsten Generation anbringen, um Ihren inneren Gefühlszustand lautlos auszudrücken? Das geht weit über die heutigen Geräte hinaus, aber alles ist möglich, wie Dr. Kao uns kürzlich sagte.





In meinem Doktorarbeit am MIT , habe ich die Miniaturisierung von Sensorgeräten und Durchbrüche bei neuartigen Materialien identifiziert, die die Platzierung von Technologie am Körper ermöglichen, sagt Professor Kao. Aber ich interessiere mich auch sehr dafür, wie Körperbaumaterialien, Formfaktoren und Anwendungsrituale bestehende kulturelle Praktiken mit neuen technologischen Funktionen integrieren können.


Hybrid-Körperhandwerk

Das Team von Professor Kao bei Cornell verfolgt einen interdisziplinären Ansatz und verbindet Design, Technologie und Sozialwissenschaften für die Entwicklung und Untersuchung dieser Schnittstellen. Den Begriff Hybrid Body Craft hat sie während ihrer frühen Forschungen auf diesem Gebiet geprägt.



Ich wollte eine Praxis beschreiben, die Kultur – existierende Körperdekorationspraktiken – und Technologie – aufkommende miniaturisierte Elektronik und intelligente Materialien – als untrennbare Dimensionen des Designs auf und in der Körperoberfläche berücksichtigt, sagt Dr. Kao.

Dies bewegt sich 'über eine ingenieurszentrierte Perspektive hinaus, um das On-Body-Design mit einer stärkeren Verbindung zu sozialen Kontexten und der menschlichen Erfahrung zu erforschen, hin zu neuen Möglichkeiten des Selbstausdrucks', argumentiert sie.

Wenn das nach Science-Fiction-Territorium klingt, liegen Sie nicht falsch. Das Eslucent-Projekt von Dr. Kao und ihrem Team sieht so aus Klingenläufer 's Voight-Kampff-Test auf den ersten Blick.


Streetwear wird persönlich

Aber für Professor Kao geht es weniger um Ridley Scotts Magnus Opus als vielmehr darum, aus ihrer eigenen Erfahrung zu schöpfen, wie sie in Taiwan aufgewachsen ist – einem Land, das für seine lebendige Street-Fashion-Kultur bekannt ist. Auf den Straßen von Taipeh sind temporäre Körperschmuck (Nagelkunst, Wimpernverlängerung, Haarfärben, Make-up-Sticker) allgegenwärtig und sollen Individualität signalisieren; Mitgliedschaft in einer Bewegung; oder die reine Verkörperung von Verspieltheit für visuellen Reiz. Hier bekam Dr. Kao ihre erste Inspiration, aber sie gab ihm eine coole Wendung in die technologiefähige Sphäre.

Das erste Gerät, das ich gebaut habe, war ein Smart Nail Art Sticker das funktionierte auch als Trackpad, sagt sie. Ich habe dann eine Reihe von On-Skin-Schnittstellen erstellt, darunter smarte temporäre Tattoos , farbverändernde Lidschatten , und steifigkeitsverändernde Gele als Körperschutz .

Smart Nail Art StickerSmart Nail Art Sticker (Foto: Hybrid Body Lab) (Hybrid Body Lab)

In den letzten Monaten hat das Team von Dr. Kao die Verwendung von Materialien auf das Weben von Textilien ausgeweitet und winzige Leiterplatten (PCBs) in die On-Skin-Schnittstelle selbst integriert.

Im Projekt Gewebte Sonde , ermöglichen diese Techniken kompliziertere Anwendungen, wie z. B. eine Handgesten-Tracking-Schnittstelle. Oder, wie im WovenSkin-Konzept, eine haptische Reaktion mit Timer/Alarm, die das Aufhören der Social-Media-Besessenheit (oder anderer nicht nützlicher Verhaltensweisen) fördert. Die Verwendung des Webens hat die Möglichkeiten enorm eröffnet, wie Professor Kao uns sagt, und löst auch einige der Probleme, die mit weniger haltbaren oder formbaren Materialien verbunden sind.

In einem unserer früheren Projekte, DuoSkin , hatten wir für weiche Schnittstellen einen filmbasierten Ansatz gewählt, der aus flexiblen Materialien wie Silikon in Schichten gestapelt wurde, aber er konnte regelmäßiger Abnutzung nicht über längere Zeit standhalten. Im Gegensatz dazu bieten Textilherstellungstechniken wie das Weben ein robustes und dennoch dünnes Substrat, das nach längerem Gebrauch unverändert bleiben kann. Dank ihrer Struktur auf Garnebene sind sie auch körpergerechter.

Durch den Übergang zum Weben kann das Hybrid Body Lab Schaltkreise direkt in die Textilstruktur selbst integrieren und mit einer Reihe von Materialien experimentieren, um interessante Produkte auf der Haut herzustellen.

Gewebte SondeWovenProbe (Foto: Hybrid Body Lab) (Hybrid Body Lab)

In WovenProbe haben wir den nächsten Schritt unternommen, um eine vollständig integrierte On-Skin-Oberfläche zu schaffen; kein externer Mikroprozessor oder Strom erforderlich, sagt Dr. Kao. Wir haben jetzt ein spitzenähnliches Substrat gebaut, das belastbar und schlank ist und sieben miniaturisierte PCB-Inseln und über 20 Drähte über die begrenzte Oberfläche der Hand für ein zeigefinger- und daumenbasiertes Trägheitsmesssystem (IMU) enthält .

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„Man kann es sich wie ein Handbewegungs-Tracking-System vorstellen, das mit der richtigen Software Mikrogesten wie das Kneifen erkennen kann“, fügt sie hinzu. „Wir hatten vier IMUs an den Spitzen und Enden von Daumen und Zeigefinger, die mit einem Mikrocontroller, einem Energy Harvester und einer integrierten NFC-Spule verbunden waren.

Die Möglichkeiten der nonverbalen Kommunikation sind im Überfluss vorhanden. Spannend ist es auch, sich die Interaktion mit der eigenen Umgebung ohne schmerzende (Texter-)Daumen vorzustellen, Karpaltunnel mit dem endlosen Scroll-Scroll-Scroll der (un)sozialen Medien oder erschöpfte Augen vom Starren auf Bildschirme.


Demokratisierung tragbarer Technologien

Das ist keine ferne Zukunft. Dr. Kao ist fest entschlossen, dass ihre Forschung und Entwicklung bald ein Leben jenseits des Labors führen wird. Wir sehen es als eine wichtige Mission, diese Prozesse zu demokratisieren, damit sich mehr Menschen an der Gestaltung dieser Zukunft beteiligen können – nicht nur Forscher wie wir in den Labors.

„Viele der Herstellungsprozesse, die wir entwickeln, werden schließlich Open Source und stehen der Öffentlichkeit zur Verfügung. Es ist für uns eines der aufregendsten Dinge, wenn wir andere Designer, Macher und Forscher sehen. und sogar Grundschüler —mit unseren Tools und Prozessen ihre eigenen Konzepte in die Realität umzusetzen.

Wenn Sie ein Experte für On-Body-Design sind, sollten Sie Anfang 2022 nach einer offenen Ausschreibung für einen Artist in Residency im Labor von Professor Kao Ausschau halten, die von der National Science Foundation finanziert wird.

Wir werden Bewerbungen von einer Vielzahl von Kreativen einholen, darunter Modedesigner, Textilkünstler, Maskenbildner, Tätowierer und mehr, [und] sie einladen, zu einer Sommerresidenz in unser Labor zu kommen, um mit den Technologien zu gestalten, die wir entwickelt', sagt Dr. Kao.

„Unser Ziel ist es, Wege für MINT-Forscher wie uns selbst und Künstler, Designer und Handwerker zu erkunden, um zusammenzuarbeiten, um eine vielfältigere und integrativere Zukunft für tragbare Technologien zu schaffen. Weitere Informationen finden Sie im Hybrid Body Lab-Website .

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