I pazienti negli ospedali, le persone anziane e le persone con problemi cardiaci potrebbero presto indossare tatuaggi temporanei invece di cardiofrequenzimetri o pulsossimetri. Il professor Nanshu Lu e un team dell'Università del Texas presso la Cockrell School of Engineering di Austin hanno escogitato un modo per stampare rapidamente biosensori economici e indossabili.
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Quando i ricercatori stavano guardando alla costruzione di dispositivi indossabili a forma di tatuaggio, sapevano che c'erano molti sensori intelligenti, minuscoli sul mercato. Il problema non era con la tecnologia, dice Lu, era con il processo di fabbricazione, che era lungo, noioso e costoso. Ciò ha reso pressoché impossibile lo sviluppo di sensori monouso per monitorare temporaneamente i risultati sanitari.
"In definitiva, se pensi all'elettronica simile a un tatuaggio, nessuno vuole riutilizzarli - nemmeno su te stesso - quindi la natura usa e getta è la chiave", dice Lu.
In precedenza, sensori simili erano stati realizzati ingegnerizzando il componente meccanico, un circuito metallico, e quindi integrandolo con un adesivo elastico. Il processo era costoso e richiedeva tempo.
I ricercatori hanno esaminato modi alternativi per rendere l'elettronica fragile flessibile e appiccicosa. Usando i principi della stampa 3D, hanno escogitato un modo per usare una taglierina meccanica per ritagliare i motivi su una lamiera invece di formare l'elettronica in uno stampo.
"Abbiamo iniziato a cercare fogli di metallo depositati su fogli polimerici, fondamentalmente come un foglio di alluminio laminato su nastro biadesivo", afferma Lu. Hanno trovato il metallo economico e flessibile sorprendentemente facilmente, nel corridoio di miglioramento domestico di un negozio di ferramenta. Cose come i polimeri rivestiti in oro sono usati come riflesso del calore nelle costruzioni.
"Abbiamo inventato un processo che può formare modelli di taglio su quei fogli, quindi rimuovere le parti non necessarie", afferma. "La parte rimanente viene trasferita stampata su nastro medico o adesivo per tatuaggio".
La stampa richiede circa 20 minuti e, a differenza dei metodi precedenti per la costruzione di elettronica flessibile, questo crea uno spreco minimo e non richiede un laboratorio speciale. Lu afferma di voler ridurre i costi a circa $ 1 per patch.
L'obiettivo del team è quello di integrare più sensori e antenne su una patch delle dimensioni di una carta di credito, che potrebbe monitorare i segni vitali per circa una settimana e comunicarli in modalità wireless a computer, tablet e smartphone di medici e pazienti. A seconda di dove è posizionato il cerotto sul corpo, potrebbe funzionare come un elettrocardiogramma (ECG), che misura l'attività cardiaca o un elettroencefalogramma (EEG), che esamina la funzione cerebrale. I cerotti potrebbero misurare l'idratazione della pelle, la frequenza respiratoria e l'attività degli occhi e infine tenere traccia della pressione sanguigna e della saturazione di ossigeno, per una vasta gamma di pazienti, dalle donne in gravidanza agli atleti.
Una delle maggiori sfide alla produzione in serie degli indossabili è renderlo wireless, tramite Bluetooth o un chip NFC (Near Field Communication). I produttori di chip non si sono ancora impegnati a produrre chip abbastanza piccoli, quindi Lu e il suo team stanno lavorando allo sviluppo di uno che misura due millimetri quadrati. Detto questo, se le persone si sentono a proprio agio con un dispositivo wireless delle dimensioni di una moneta che fa parte della patch, il dispositivo potrebbe essere pronto presto.
"La parte più bella è che questa è davvero una tecnologia di piattaforma", dice Lu. "Puoi continuare a spingere le frontiere delle pelli o dei sensori o dell'antenna. Puoi aggiungere a questa piattaforma. "
