Sensori indossabili stampati sulla pelle

La ricerca nel settore wearable è in continua evoluzione, complice la progressiva miniaturizzazione di sensori e circuiti elettronici e, non ultima, una maggiore attenzione e consapevolezza alla salute e alla forma fisica da parte dei consumatori. Pensiamo, ad esempio, all'utilizzo che molti di noi fanno degli smartwatch e dei fitness tracker, utili strumenti per controllare i parametri durante la consueta attività fisica. Un dispositivo indossabile o una rete di sensori potrebbe monitorare i sintomi associati al COVID-19, circostanza questa che porterebbe indubbi vantaggi in termini di innovazione e riduzione dei costi in campo medico e diagnostico. Nell'ambito dell'elettronica indossabile un ruolo importante è svolto dai sensori stampati sulla pelle. Un team internazionale di ricercatori ha fatto un ulteriore passo avanti in questo contesto, stampando sensori direttamente sulla pelle umana senza l'utilizzo di alcuna fonte di calore.

Una tecnica di fabbricazione, semplice ed universalmente applicabile, basata sull'uso di un nuovo strato ausiliario per la sinterizzazione, consente la stampa dei sensori direttamente sul corpo umano. Apporre sul corpo circuiti stampati flessibili da utilizzare nei sensori indossabili, non è certo cosa semplice, la stampa sulla pelle viene ostacolata dal processo di incollaggio dei componenti metallici nel sensore. Inoltre, la superficie della pelle non può sopportare temperature elevate. Per aggirare questo problema, è stato proposto uno strato ausiliario per la sinterizzazione, che non danneggia il tessuto cutaneo e potrebbe aiutare il materiale a sinterizzare a una temperatura più bassa. Un team di ricercatori ha scoperto che si può sinterizzare a temperatura ambiente, senza la necessità di utilizzare calore.

Figura 1. Un team internazionale di ricercatori ha stampato i sensori direttamente sulla pelle umana

Secondo i ricercatori, i sensori sono in grado di acquisire segnali e misurare in modo preciso e continuo importanti parametri quali temperatura corporea, umidità dell'ambiente, livelli di ossigeno nel sangue, segnali dell'attività cerebrale e delle prestazioni cardiache, come la frequenza cardiaca, ma anche la possibilità di rilevare la presenza di determinate malattie. Il monitoraggio continuo dei parametri rilevati rende i dispositivi indossabili dei potentissimi strumenti di diagnostica in tempo reale, specifici per applicazioni biomedicali, dove si fondono nanoingegneria e bioingegneria.

Allo stesso tempo sono richieste buone prestazioni in termini di affidabilità, accuratezza delle misurazioni biometriche, comfort e riduzione dei costi. I ricercatori hanno inoltre collegato i sensori sul corpo a una rete con capacità di trasmissione wireless per monitorare la combinazione di segnali mentre progrediscono. Ma non è tutto. Si tratta di un processo rispettoso dell'ambiente ed ecocompatibile: il sensore potrebbe, infatti, essere riciclato, poiché la sua rimozione non danneggia il dispositivo e, soprattutto, non danneggia nemmeno la pelle del corpo. Un vantaggio enorme sia per l'utente finale sia per l'ambiente.

Considerazioni conclusive

Le soluzioni della tecnologia wearable sono davvero molteplici e si adattano a una ricca casistica di potenziali applicazioni per lo sport, il tempo libero e la telemedicina: cerotti adesivi indossabili con biosensori per monitorare i parametri vitali degli sportivi durante l'allenamento, sensori in grado di misurare il livello di idratazione della pelle, dispositivi indossabili intelligenti utili per il monitoraggio da remoto di pazienti, la prevenzione delle malattie, il controllo del peso, il rilevamento della pressione sanguigna e di altri parametri vitali. A ciò si aggiunge anche la connettività e il trasferimento dei dati. La comunicazione e l'elaborazione del dataset raccolto è lo step successivo che garantisce la fattibilità della soluzione. Inoltre, "last but not least", l'analisi del mercato globale dell'elettronica indossabile mostra che i dispositivi wearable rappresentano una tecnologia matura e pronta per la diffusione su larga scala.

 

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