Los sensores portátiles están evolucionando de relojes y electrodos a dispositivos flexibles que brindan mediciones biométricas mucho más precisas y comodidad para los usuarios. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha llevado la evolución un paso más allá al imprimir sensores directamente en la piel humana sin el uso decalor.
Dirigido por Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor en el Departamento de Ingeniería, Ciencia y Mecánica de Penn State, el equipo publicó sus resultados en Interfaces y materiales aplicados ACS .
"En este artículo, informamos sobre una técnica de fabricación simple pero universalmente aplicable con el uso de una nueva capa de ayuda de sinterización para permitir la impresión directa para sensores corporales", dijo el primer autor Ling Zhang, investigador del Instituto de Tecnología de Harbinen China y en el laboratorio de Cheng.
Cheng y sus colegas desarrollaron previamente placas de circuito impreso flexibles para su uso en sensores portátiles, pero la impresión directamente sobre la piel se ha visto obstaculizada por el proceso de unión de los componentes metálicos en el sensor. Este proceso, denominado sinterización, generalmente requiere temperaturas de alrededor de 572 gradosFahrenheit 300 grados Celsius para unir las nanopartículas de plata del sensor.
"La superficie de la piel no puede soportar una temperatura tan alta, obviamente", dijo Cheng. "Para sortear esta limitación, propusimos una capa de ayuda de sinterización, algo que no dañara la piel y podría ayudar a que el material se sinterice a unatemperatura más baja. "
Al agregar una nanopartícula a la mezcla, las partículas de plata se sinterizan a una temperatura más baja de aproximadamente 212 F 100 C.
"Eso se puede usar para imprimir sensores en la ropa y el papel, lo cual es útil, pero aún es más alto de lo que podemos soportar a la temperatura de la piel", dijo Cheng, quien señaló que alrededor de 104 F 40 C aún podrían quemar el tejido de la piel.. "Cambiamos la fórmula de la capa auxiliar, cambiamos el material de impresión y descubrimos que podíamos sinterizar a temperatura ambiente".
La capa de ayuda de sinterización a temperatura ambiente consiste en pasta de alcohol polivinílico, el ingrediente principal de las mascarillas faciales pelables, y carbonato de calcio, que comprende cáscaras de huevo. La capa reduce la rugosidad de la superficie de impresión y permite una capa ultrafina de patrones metálicos que puedendoblar y doblar mientras se mantienen las capacidades electromecánicas. Cuando se imprime el sensor, los investigadores utilizan un soplador de aire, como un secador de pelo en frío, para eliminar el agua que se utiliza como disolvente en la tinta.
"El resultado es profundo", dijo Cheng. "No necesitamos depender del calor para sinterizar".
Los sensores son capaces de capturar de manera precisa y continua la temperatura, la humedad, los niveles de oxígeno en sangre y las señales de rendimiento cardíaco, según Cheng. Los investigadores también vincularon los sensores corporales en una red con capacidades de transmisión inalámbrica para monitorear la combinación de señales comoellos progresan.
El proceso también es ecológico, dijo Cheng. El sensor permanece robusto en agua tibia durante unos días, pero una ducha caliente lo eliminará fácilmente.
"Podría reciclarse, ya que la extracción no daña el dispositivo", dijo Cheng. "Y, lo que es más importante, la extracción tampoco daña la piel. Eso es especialmente importante para las personas con piel sensible, como los ancianos y los bebés. El dispositivo puede ser útil sin ser una carga adicional para la persona que lo usa o para el medio ambiente ".
A continuación, los investigadores planean modificar la tecnología para apuntar a aplicaciones específicas según sea necesario, como una red de sensores corporales precisos colocados para monitorear los síntomas particulares asociados con COVID-19.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Ashley J. WennersHerron. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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