مهندسان حسگرهای بیومتریک پوشیدنی و با عملکرد بالا را مستقیماً روی پوست چاپ می کنند
تیم بین المللی محققان با استفاده از یک لایه جدید برای کمک به اجزای فلزی پیوند سنسور ، حسگرها را مستقیماً روی پوست انسان چاپ کردند.
یک تیم بین المللی از محققان تکنیک جدیدی را برای تولید سنسورهای بیومتریک دقیق و با عملکرد بالا تولید کردند.
حسگرهای پوشیدنی از ساعت ها و الکترودها به سمت دستگاه های خمشی در حال تکامل هستند که اندازه گیری های بیومتریک بسیار دقیق تری را برای کاربران فراهم می کنند. اکنون ، یک تیم بین المللی از محققان با چاپ حسگرهای مستقیم روی پوست انسان و بدون استفاده از گرما ، تکامل را یک قدم جلوتر بردند.
تیم تحت هدایت Huanyu “Larry” Cheng ، استاد توسعه شغلی Dorothy Quiggle در وزارت علوم و مکانیک وزارت امور خارجه پن ، نتایج خود را در ACS Applied Materials & Interfaces منتشر کرد .
لینگ ژانگ ، نویسنده اول ، موسسه فناوری هاربین در چین ، گفت: “در این مقاله ، ما یک روش ساخت ساده و در عین حال قابل استفاده جهانی با استفاده از یک لایه کمکی پخت جدید برای چاپ مستقیم برای حسگرهای داخل بدن گزارش می دهیم. و در آزمایشگاه چنگ
چنگ و همکارانش قبلاً مدارهای چاپی قابل انعطافی را برای استفاده در سنسورهای پوشیدنی تولید کرده بودند ، اما چاپ مستقیم روی پوست با فرآیند اتصال قطعات فلزی در سنسور مانع شده است. این فرآیند که پخت نامیده می شود ، به طور معمول به دمای حدود 572 درجه فارنهایت (300 درجه سانتیگراد ) نیاز دارد تا نانوذرات نقره سنسور را به یکدیگر متصل کند.
چنگ گفت: “بدیهی است سطح پوست نمی تواند چنین دمای زیادی را تحمل کند.” “برای غلبه بر این محدودیت ، ما یک لایه کمکی برای پخت پیشنهاد کردیم – چیزی که به پوست آسیب نرساند و می تواند به مواد پخته کننده در دمای پایین کمک کند.”
با افزودن یک ذره نانو به مخلوط ، ذرات نقره در دمای پایینتری در حدود 212 فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) پخت می شوند.
چنگ گفت: “این می تواند برای چاپ سنسورها روی لباس و کاغذ مورد استفاده قرار گیرد ، که مفید است ، اما هنوز هم بالاتر از آن است که بتوانیم در دمای پوست بایستیم.” “ما فرمول لایه کمک را تغییر دادیم ، مواد چاپی را تغییر دادیم و متوجه شدیم که می توانیم در دمای اتاق پخت کنیم.”
لایه کمک پخت دمای اتاق از خمیر پلی وینیل الکل – ماده اصلی در ماسک های صورت قابل پوست کندن – و کربنات کلسیم – تشکیل شده است که از پوسته تخم مرغ تشکیل شده است. این لایه ناهمواری های سطح چاپ را کاهش می دهد و اجازه می دهد تا یک لایه فوق العاده نازک از الگوهای فلزی ایجاد شود که می تواند با حفظ قابلیت های الکترومکانیکی خم و جمع شود. هنگام چاپ سنسور ، محققان از یک دمنده هوا مانند سشوار تنظیم شده روی خنک استفاده می کنند تا آبی را که به عنوان حلال در جوهر استفاده می شود ، از بین ببرند.
چنگ گفت: “نتیجه عمیق است.” “ما نیازی به اتکا به گرما برای پخت و پز نداریم.”
به گفته چنگ ، سنسورها قادر به ضبط دقیق و مداوم دما ، رطوبت ، سطح اکسیژن خون و سیگنال های عملکرد قلب هستند. محققان همچنین سنسورهای روی بدن را به شبکه ای با قابلیت انتقال بی سیم متصل کردند تا ترکیبی از سیگنال ها را هنگام پیشرفت کنترل کنند.
چنگ گفت ، این روند همچنین سازگار با محیط زیست است. این سنسور برای چند روز در آب خنک مقاوم است ، اما دوش آب گرم به راحتی آن را از بین می برد.
چنگ گفت: “این می تواند بازیافت شود ، زیرا برداشتن به دستگاه آسیب نمی رساند.” “و مهمتر از همه ، از بین بردن پوست نیز آسیب نمی رساند. این مسئله به ویژه برای افراد با پوست حساس مانند افراد مسن و نوزادان بسیار مهم است. این وسیله می تواند بدون بار اضافی برای شخصی که از آن استفاده می کند یا برای محیط زیست مفید باشد. ”
در مرحله بعدی ، محققان قصد دارند این فناوری را تغییر دهند تا برنامه های خاص را در صورت لزوم هدف قرار دهند ، مانند یک شبکه حسگر دقیق روی بدن که برای نظارت بر علائم خاص مرتبط با COVID-19 تنظیم شده است .
