Mühendisler Giyilebilir Sensörü Isısız Doğruca Deriye Yazdırdı

Fotoğraf : Uluslararası bir araştırma ekibi, sensörün metalik bileşenlerinin bağlanmasına yardımcı olacak yeni bir katmanla, sensörleri doğrudan insan cildine yazdırdı. Katkı Sağlayanlar: Ling Zhang, Penn State / Cheng Lab ve Harbin Teknoloji Enstitüsü

Giyilebilir sensörler, saatler ve elektrotlardan; kullanıcılar için çok daha hassas biyometrik ölçümler ve konfor sağlayan bükülebilir cihazlara doğru gelişiyor. Şimdi, uluslararası bir araştırma ekibi, sensörleri ısı kullanmadan doğrudan insan derisine yazdırarak evrimi bir adım daha ileri götürdü.

Penn Eyaleti Mühendislik Bilimi ve Mekanik Bölümü’nde Dorothy Quiggle Kariyer Geliştirme Profesörü Huanyu “Larry” Cheng liderliğindeki ekip, sonuçlarını ACS Uygulamalı Malzemeler ve İnterfazda yayınladı .

Çin’deki Harbin Teknoloji Enstitüsü’nde bir araştırmacı olan ilk yazar Ling Zhang, “Bu makalede, vücut üzerindeki sensörler için doğrudan baskıya olanak tanıyan yeni bir sinterleme yardım katmanı kullanılarak basit ama evrensel olarak uygulanabilir bir üretim tekniğini bildiriyoruz ” dedi.

Cheng ve meslektaşları daha önce giyilebilir sensörlerde kullanılmak üzere esnek baskılı devre kartları geliştirdiler , ancak doğrudan cilde baskı, sensördeki metalik bileşenlerin yapıştırma işlemi tarafından engellenmiştir. Sinterleme adı verilen bu işlem, sensörün gümüş nanopartiküllerini birbirine bağlamak için tipik olarak yaklaşık 572 derece Fahrenheit (300°C) sıcaklık gerektirir.

” Deri yüzeyi açıkça, bu kadar yüksek bir sıcaklığa dayanamaz,” dedi Cheng. “Bu sınırlamayı aşmak için, cilde zarar vermeyecek ve malzemenin daha düşük bir sıcaklıkta sinterlenmesine yardımcı olabilecek bir sinterleme yardım katmanı önerdik.” Karışıma bir nanopartikül ekleyerek, gümüş partiküller yaklaşık 212 F (100°C) gibi daha düşük bir sıcaklıkta sinterledik.

“Bu, giysilere ve kağıda sensörleri yazdırmak için kullanılabilir, bu yararlıdır, ancak yine de cilt sıcaklığının dayanabileceğinden  daha yüksektir,” diyor Cheng ve yaklaşık 104 F (40° C)cilt dokusunu yakabilir. “Yardımcı tabakanın formülünü değiştirdik, baskı malzemesini değiştirdik ve oda sıcaklığında sinterleyebileceğimizi gördük.”.

Oda sıcaklığında sinterlemeye yardımcı katman, soyulabilir yüz maskelerinin ana bileşeni olan polivinil alkol macunu ve yumurta kabuklarını içeren kalsiyum karbonattan oluşur. Katman, baskı yüzeyi pürüzlülüğünü azaltır ve elektromekanik yetenekleri korurken bükülebilen ve katlanabilen ultra ince bir metal desen katmanına izin verir. Sensör yazdırıldığında, araştırmacılar, mürekkebin içinde çözücü olarak kullanılan suyu gidermek için,  saç kurutma makinesi gibi soğutan bir hava fanı kullanır.

Cheng, “Sonuç çok büyük,” dedi. “Sinterlemek için ısıya inanmaya ihtiyacımız yok.”

Cheng’e göre sensörler; sıcaklık, nem, kan oksijen seviyeleri ve kalp performans sinyallerini hassas ve sürekli olarak yakalayabiliyor . Araştırmacılar ayrıca vücut üzerindeki sensörleri , ilerledikçe sinyal kombinasyonunu izlemek için kablosuz iletim özellikli bir ağa bağladılar.

Cheng, sürecin aynı zamanda çevre dostu olduğunu söyledi. Sensör, ılık suda birkaç gün sağlam kalır, ancak sıcak bir suyla  yıkama onu kolayca çıkarır.

Cheng, “Çıkarma cihaza zarar vermediği için geri dönüştürülebilir” dedi. “Ve daha da önemlisi, çıkarmak cilde de zarar vermez. Bu özellikle yaşlılar ve bebekler gibi hassas cilde sahip kişiler için önemlidir . Cihaz, kullanan kişiye veya çevreye fazladan bir yük oluşturmadan faydalı olabilir. ”

Daha sonra araştırmacılar, COVID-19 ile ilişkili belirli semptomları izlemek için yerleştirilmiş hassas bir vücut üstü sensör ağı gibi belirli uygulamaları hedefleyecek şekilde teknolojiyi değiştirmeyi planlıyor.

Kaynak : techxplore.com