Technologia druku czyni materiały medyczne jednorazowego użytku inteligentnymi Elektroniczny system oparty na papierze kładzie podwaliny pod budowę inteligentnej, elastycznej elektroniki ubieralnej. Technologie przemysłowe Zdrowie © MVelishchuk/Shutterstock.com Nigdy wcześniej w historii medycyny pacjenci nie mieli tak ułatwionego kontaktu z lekarzem lub pielęgniarką ani nie czuli tak dużej swobody jak teraz, wiedząc, że ich zdrowie jest stale monitorowane na odległość. Z drugiej jednak strony technologia urządzeń ubieralnych rodzi obawy związane ze zużyciem energii, niską opłacalnością, a także magazynowaniem i utylizowaniem odpadów. Bez wątpienia rynek przenośnych i ubieralnych urządzeń elektronicznych potrzebuje zrównoważonych, tanich, biodegradowalnych i elastycznych technologii. Istnieje kilka różnych podłoży, które mogą zostać wykorzystane na potrzeby elektroniki elastycznej. Jednym z nich jest papier, który oferuje wiele niezwykłych możliwości zastosowania w elektronicznych urządzeniach ubieralnych z uwagi na to, że jest to materiał tani, zrównoważony, jednorazowego użytku i biokompatybilny. Jednak to obiecujące podłoże wciąż znajduje się na etapie badań. Co prawda powstały już prototypy urządzeń takich jak czujniki, systemy pozyskiwania i magazynowania energii, fotodetektory i tranzystory, jednak wciąż nie dysponujemy w pełni drukowalnymi systemami zintegrowanymi. Pierwszy krok ku elastycznym i ubieralnym urządzeniom elektronicznym Zespół finansowanego ze środków UE projektu WASP opracował i wytworzył w pełni drukowane czujniki wykrywające poziom pH, wilgotność i stężenie glukozy przy użyciu tuszy opartych na grafenie oraz innych materiałów 2D. Czujniki zostały zintegrowane z czipem NFC (komunikacji krótkiego zasięgu) i transpondera Bluetooth, a następnie umieszczone na płytce PCB z komponentami drukowanymi atramentowo na podłożu papierowym. taki specjalnie zaprojektowany, zintegrowany system na papierze umieszcza się w produkcie higienicznym. Zespół projektu zaprojektował prostą w obsłudze aplikację do odczytywania, przechowywania i wyświetlania danych pozyskanych z czujnika. „Zaproponowaliśmy innowacyjny, nadający się do ponownego użytku system elektroniczny oparty na papierze do zastosowania w materiałach medycznych jednorazowego użytku, takich jak pieluchomajtki i bandaże”, mówi Gianluca Fiori, profesorka elektroniki na wydziale Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Uniwersytetu w Pizie, który koordynował projekt. „Jest to z całą pewnością przełomowa technologia”. Partnerzy projektu z powodzeniem przedstawili prototyp bezprzewodowego, w pełni drukowanego czujnika wilgotności. Został on połączony z anteną RFID (ang. radio-frequency identification), z którą zintegrowano dodatkowe czujniki drukowane naprężenia i poziomu pH zbudowane z grafenu. Zespół projektu opracował ponadto odpowiednie tusze na potrzeby wytwarzania drukowanych czujników. Mogą być one łączone ze znacznikami RFID w celu bezprzewodowego przekazywania sygnału do urządzeń przenośnych. Dążenie do czystej i ekologicznej elektroniki Każdego roku Europejczycy produkują 10 kilogramów odpadów pochodzących z urządzeń elektrycznych i elektronicznych na osobę. Dlatego wszystkie materiały użyte w projekcie WASP zostały najpierw przebadane pod kątem ich wpływu na środowisko. Urządzenia są montowane za pomocą standardowych technik druku w niskiej temperaturze kompatybilnych z papierowym podłożem. Zużywają też mniej energii w porównaniu do standardowej technologii próżniowej. Systemy drukowane na potrzeby medycznych ubieralnych urządzeń monitorujących zostały wyprodukowane po dokładnym zbadaniu szerokiego zakresu materiałów drukowalnych, od kryształów 2D po materiały organiczne. „Nasza technologia opiera się na przyjaznym dla środowiska procesie i zaspokaja przyszłe potrzeby gospodarki o obiegu zamkniętym, oferując konsumentom tanie, elastyczne i lekkie wielofunkcyjne urządzenia elektroniczne”, wyjaśnia Fiori. Projekt WASP wniósł duży wkład do programu Komisji „Towards a circular economy: A zero waste programme for Europe”. „Technologia WASP może stworzyć niespotykane dotąd na rynku elastycznych urządzeń elektronicznych możliwości, umożliwiając szeroki zakres zastosowań”, podsumowuje Fiori. Innowacyjne rozwiązania mogą zostać wykorzystane w innych dziedzinach niż opieka zdrowotna. Jednym z takich zastosowań może być inteligentne etykietowanie żywności i napojów. Słowa kluczowe WASP, urządzenia elektroniczne, czujnik, papier, elektronika ubieralna, podłoże, opieka zdrowotna
