چاپ مستقیم حسگرها روی پوست انسان

محققان "موسسه فناوری هاربین" چین در مطالعه اخیرشان از چاپ حسگرهایی به صورت مستقیم بر روی پوست انسان خبر داده‌اند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، فناوری پوشیدنی از فناوری‌های کاربردی هستند که می‌توانند بر سلامت افراد نظارت کنند و داده‌های ارزشمندی را جمع آوری کنند. این فناوری طی سال‌های آینده و با توجه به افزایش علاقه جامعه علمی به آن پیشرفت چشمگیری خواهد داشت. اکنون یک تیم بین‌المللی از محققان با چاپ حسگرهای مستقیم بر روی پوست انسان و بدون گرما، گامی مهم در جهت پیشرفت این فناوری برداشته‌اند.

"لینگ ژانگ"(Ling Zhang) نویسنده ارشد این مطالعه از موسسه فناوری "هاربین" در چین و آزمایشگاه چنگ گفت: در این مقاله با استفاده از روش کاربردی "سینترینگ"(sintering) موفق به چاپ مستقیم حسگر روی پوست بدن شده‌ایم.

در مطالعات گذشته، دانشمندان صفحه مدار چاپی انعطاف پذیر برای استفاده در حسگرهای پوشیدنی ایجاد کرده بودند اما چاپ مستقیم آن روی پوست به دلیل فرآیند اتصال قطعات فلزی حسگر مشکل بود. این فرآیند با نام تف‌جوشی یا سینترینگ شناخته می‌شود و معمولا به حدود 572 درجه فارنهایت - 300 درجه سانتیگراد - دما برای اتصال نانوذرات نقره حسگر به یکدیگر نیاز دارد.

تف‌جوشی یا سینترینگ (Sintering) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد فلزی و سرامیکی است. تف‌جوشی چسباندن یا چسبیدن ذرات یک یا چند ماده به یکدیگر از طریق ذوب سطحی بر اثر حرارت، همراه با فشار یا بدون آن، به طوری که به صورت یک توده جامد (solid mass) درآیند.

مسئله این است که سطح پوست نمی‌تواند چنین دمای زیادی را تحمل کند. برای حل این مسئله، دانشمندان یک لایه کمکی برای تف جوشی ارائه دادند که به پوست آسیب نمی‌رساند و می تواند در دمای پایین تر، مواد را به هم متصل کند. با افزودن یک ذره نانو به مخلوط، ذرات نقره در دمای پایین تری در حدود 212 فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) تف جوش می‌شوند. ژانگ گفت از این روش می‌توان برای چاپ حسگرها روی لباس و کاغذ نیز استفاده نمود. این لایه تف جوش متشکل از خمیر پلی وینیل الکل و کربنات کلسیم است که پوسته تخم مرغ را تشکیل می‌دهد. این لایه ناهمواری‌های سطح چاپ را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد تا یک لایه فوق العاده نازک از الگوهای فلزی ایجاد شود که می‌تواند با حفظ قابلیت‌های الکترومکانیکی خم و جمع شود.

هنگامی که حسگر چاپ می‌شود، محققان از یک دمنده هوا مانند سشوار خنک شده برای حذف آب استفاده شده به عنوان حلال در جوهر استفاده می‌کنند. حسگرها قادر به ثبت دقیق و مداوم دما، رطوبت، سطح اکسیژن خون و سیگنال‌های عملکرد قلب هستند. این حسگر برای چند روز قوی ضدآب است اما دوش آب گرم به راحتی آن را از بین می‌برد. همچنین قابل ذکر است این حسگر علاوه بر آنکه به پوست آسیب نمی رساند قابل بازیافت نیز است. دانشمندان در حال برنامه ریزی برای تغییر این فناوری برای ایجاد برنامه‌های خاص هستند و تمایل دارند حسگری مجزا برای نظارت بر علائم خاص مرتبط با کووید -19 توسعه دهند.