Una tecnologia di stampa che rende intelligenti i materiali sanitari monouso
Non è mai stato così facile per i pazienti rimanere in contatto con i professionisti del settore sanitario e sentirsi autorizzati dal monitoraggio della propria salute a distanza. D’altra parte, crescono le preoccupazioni per il consumo energetico dei dispositivi indossabili, la loro inefficienza in termini di costi, nonché il loro stoccaggio e il trattamento di smaltimento dei rifiuti. Il mercato dell’elettronica portatile e indossabile necessita di una tecnologia sostenibile, a basso costo, biodegradabile e adattabile. Sono stati proposti diversi substrati per l’elettronica flessibile. La carta offre molte interessanti opportunità per l’elettronica indossabile in quanto economica, sostenibile, monouso e biocompatibile. Tuttavia, questo promettente substrato è ancora in una fase di ricerca. Sono già stati dimostrati dispositivi quali sensori, sistemi di raccolta e stoccaggio dell’energia, fotorilevatori e transistor. Tuttavia, sistemi integrati completamente stampabili non si sono ancora manifestati.
Un cambiamento radicale nell’elettronica flessibile e indossabile
Il progetto WASP, finanziato dall’UE, ha sviluppato e fabbricato sensori completamente stampati in grado di rilevare pH, umidità e glucosio utilizzando inchiostri a base di grafene e altri materiali 2D. I sensori sono stati integrati in un chip transponder NFC e Bluetooth, quindi collegati a un circuito stampato con componenti stampati a getto d’inchiostro su un substrato di carta. Il sistema su carta integrato appositamente progettato è posizionato all’interno del prodotto per l’igiene. Il team del progetto ha progettato un’app di facile utilizzo per leggere, archiviare e visualizzare i dati dei sensori. «Abbiamo proposto un sistema elettronico basato su carta innovativo e riciclabile che sarà applicato a materiali sanitari usa e getta, quali pannolini e bende per adulti», afferma Gianluca Fiori, professore di elettronica presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa, che ha coordinato il progetto. «La tecnologia è decisamente dirompente.» I partner del progetto hanno dimostrato con successo il sensore di umidità wireless completamente stampato. È stato accoppiato con un’antenna di identificazione a radiofrequenza (RFID), in cui sono stati integrati con successo anche sensori stampati aggiuntivi, quali sensori di deformazione e pH realizzati con grafene. I membri del team hanno anche sviluppato inchiostri adatti per i sensori stampati. Questi sono appropriati per l’accoppiamento con un tag RFID per trasmettere il segnale verso dispositivi portatili in modalità wireless.
Alla ricerca di un’elettronica pulita ed ecologica
Ogni anno, i cittadini europei producono rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche a un tasso di 10 kg a persona. Tutti i materiali utilizzati in WASP sono stati scelti tenendo conto del loro impatto ambientale. I dispositivi sono stati assemblati con tecniche di stampa standard a bassa temperatura compatibili con i substrati di carta. Tali dispositivi presentano un’impronta energetica inferiore rispetto alla tecnologia standard del vuoto. I sistemi stampati per il monitoraggio sanitario indossabile sono stati prodotti esplorando una vasta gamma di materiali stampabili, dai cristalli 2D ai materiali organici. «La tecnologia si basava su un processo rispettoso dell’ambiente e risponde alle esigenze di una futura economia circolare e di un’elettronica multifunzionale economica, flessibile e leggera», spiega Fiori. Il progetto contribuisce alla comunicazione «Verso un’economia circolare: programma per un’Europa a zero rifiuti» della Commissione. «La tecnologia WASP può liberare opportunità senza precedenti nel mercato dell’elettronica flessibile, consentendo un’ampia varietà di applicazioni», conclude Fiori. Le innovazioni potrebbero essere sfruttate al di là del settore sanitario. Un esempio degno di nota è l’etichettatura intelligente di alimenti e bevande.
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