Sensoren die onder meer je lichaamstemperatuur en bloedzuurstofniveau constant en nauwkeurig meten, kunnen direct op de huid worden aangebracht zonder warm te worden.
Draagbare sensoren zijn steeds meer in opkomst, bijvoorbeeld in de vorm van een smartwatch. Nu heeft een internationaal team van onderzoekers de ontwikkeling nog een stap verder gebracht door sensoren rechtstreeks op de menselijke huid te printen zonder dat het warm wordt. De sensoren zijn in staat om nauwkeurig en constant temperatuur, vochtigheid, bloedzuurstofniveaus en hartprestatiesignalen te registreren.
Het team ontwikkelde eerder al flexibele printplaatjes voor gebruik in draagbare sensoren, maar het direct printen op de huid werd belemmerd door het hechtingsproces voor de metale componenten in de sensor. Tijdens dit proces, ook wel 'sinteren' genoemd, verhit men materiaalkorrels tot een temperatuur waarop ze net niet smelten. Op die manier groeien de contactpunten tussen korrels, waardoor er een hard materiaal kan ontstaan. Het vereist doorgaans temperaturen van ongeveer 300 graden Celsius om de zilveren nanodeeltjes van de sensor aan elkaar te binden.
Kamertemperatuur
Het huidoppervlak is vanzelfsprekend niet bestand tegen zulke hoge temperatuur. Om deze beperking te omzeilen hebben de onderzoekers een ‘hulplaag’ toegevoegd bestaande uit polyvinylalcoholpasta - het belangrijkste ingrediënt in afpelbare gezichtsmaskers - en calciumcarbonaat – wat terug te vinden is in eierschalen. Op deze manier kan het materiaal sinteren op kamertemperatuur en raakt de huid niet beschadigd. Het team is nu van plan om de technologie aan te passen voor specifieke toepassingen, zoals bijvoorbeeld het meten van de symptomen die gepaard gaan met covid-19.
'Gebruiksgemak is een must voor dit type sensoren'
Expert op het gebied van biomedische technologie David Fernandez Rivas (Universiteit Twente): ‘We proberen met wetenschappelijk onderzoek steeds dichter bij de bron van biosignalen van ons menselijk lichaam te komen. Het idee om flexibele elektronische apparaten te maken, bestaat al een tijdje en staat alweer een stuk dichter bij het menselijk lichaam dan wearables zoals een smartwatch. Het meest interessante element van deze studie is dat het milieuvriendelijk en onschadelijk voor de menselijke huid is. Bovendien is het gebruiksgemak ook een must voor dit type sensoren.’
‘Toch zijn nog een aantal vraagstukken die opgelost moeten worden, zoals hoe de energie van het apparaat geleverd wordt (aangedreven door een batterij?) en hoe nauwkeurig de uitkomsten zijn. Verder kan het langdurig bedekken van de huid oncomfortabel zijn en leiden tot jeuk en zweet. Als laatst is kamertemperatuur de ideale temperatuur voor het aanbrengen van de sensoren. Maar wat gebeurt er als de ruimte warmer of koeler is? Al met al is het zeker een interessante studie en een goed begin voor verder onderzoek.’
