Nowo opracowana technologia umożliwia drukowanie obwodów bezpośrednio na skórze

Czujniki drukowane bezpośrednio na skórze w ostatnich latach dążyły do komercyjnej rzeczywistości. Ich potencjalne zastosowania mogłyby mieć szeroki wachlarz – od robotyki po medycynę.

Wykorzystanie obwodów

Dziedzinę jednak ograniczała metoda tworzenia obwodów – ich drukowanie wymagało niezwykle wysokich temperatur, których ludzka skóra nie jest w stanie znieść. Wygląda jednak na to, że naukowcom udało się rozwiązać ten problem.

Według badań opublikowanych w ACS Applied Materials and Interfaces zespół z Penn State University opracował metodę wytwarzania bardzo wydajnych obwodów bezpośrednio na skórze, w których nie jest konieczna wysoka temperatura.

Problematyczna technologia

Elastyczne czujniki już istnieją i znalazły zastosowanie w przyszłym monitorowaniu fizjologicznym. Jednak wykorzystanie tej technologii bezpośrednio na skórze pozostawało sporym problemem. Jeśli proces powiedzie się na dużą skalę, może pomóc pacjentom z różnymi schorzeniami.

Tradycyjne metody łączenia elementów w czujniku, zwane spiekaniem, wymagają temperatur około 300 °C, co powoduje, że proces wyklucza aplikowanie ich na skórę. Powierzchnia naszego ciała nie jest w stanie wytrzymać takiego ciepła.

Aby obejść to ograniczenie, zaproponowaliśmy warstwę wspomagającą spiekanie – coś, co nie uszkodzi skóry i pomoże materiałowi spiekać się razem w niższej temperaturze. – relacjonuje Huanyu „Larry” Cheng, z Penn State University

Wielki postęp

Nowa warstwa jest wykonana z węglanu wapnia i pasty alkoholowej powszechnie występującej w maseczkach peel-off aplikowanych na twarz. Dzięki nałożeniu warstwy przed spiekaniem powierzchnia staje się gładsza, a materiały mogą łączyć się bez ekstremalnego ciepła.

Co więcej, użyte materiały nadają się do recyklingu i można je usunąć za pomocą samej gorącej wody. Naukowcy twierdzą, że czujniki mogą monitorować „temperaturę, wilgotność, poziom tlenu we krwi i sygnały pracy serca” i przesyłać je bezprzewodowo do sieci.

Zastosowanie

To zaledwie pierwszy krok wykorzystania technologii. Niektóre nowe urządzenia są już opracowywane lub znajdują się na rynku w celu monitorowania cukrzycy i zaburzeń neurologicznych. Cheng planuje teraz wykorzystać technologię do monitorowania objawów Covid-19 u pacjentów.

Można go poddać recyklingowi, a usuwanie nie uszkadza skóry. Jest to szczególnie ważne dla osób o wrażliwej skórze, takich jak osoby starsze i niemowlęta. Urządzenie może być przydatne bez dodatkowego obciążenia dla osoby go używającej lub dla środowiska.