Sensores médicos na pele e dispositivos de saúde vestíveis são importantes ferramentas de saúde que devem ser incrivelmente flexíveis e ultrafinas para que possam se mover com o corpo humano. Além disso, a tecnologia precisa resistir a flexões e alongamentos e precisa ser permeável a gases para evitar irritação e desconforto. Outro importante recurso de segurança desses dispositivos é o circuito de proteção contra superaquecimento necessário. Isso evita que os dispositivos superaqueçam e queimem o usuário. Qualquer nova tecnologia desenvolvida para esses sensores deve atender a essas necessidades.
Em um artigo recente, os pesquisadores demonstraram como um componente importante dos sensores chamado termistor pode ser construído usando uma malha de fibra ultrafina. Os termistores são um tipo de resistor cuja resistência varia significativamente com a temperatura.

O artigo foi publicado online em Advanced Science em 4 de setembro.

"Um circuito de proteção contra superaquecimento é necessário para evitar a queima de tecidos biológicos durante a operação de dispositivos flexíveis. Um candidato é um termistor de coeficiente de temperatura positivo de polímero (PTC), que tem um grande aumento na resistência dentro de uma faixa estreita de temperatura", disse Chihiro Okutani, professor assistente no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Shinshu, no Japão.

"Para que esses termistores sejam aplicados em sensores médicos na pele, eles devem ser esticáveis ​​e dobráveis ​​até várias centenas de micrômetros. No entanto, ainda é um desafio fabricar um termistor cujas características de temperatura não se deteriorem quando enroladas em uma agulha com uma curvatura raio inferior a 1 mm."

É importante que essa tecnologia seja capaz de envolver uma agulha porque, às vezes, os sensores são anexados a agulhas ou cateteres durante o uso. Para conseguir isso, o termistor precisa ser ultrafino. Os pesquisadores usaram uma técnica chamada eletrofiação para criar o termistor PTC de polímero do tipo malha ultrafina. A eletrofiação usa eletricidade para criar pequenas fibras. As fibras podem ser feitas de diferentes materiais, mas, neste caso, os pesquisadores usaram uma solução de materiais compósitos.

O termistor recém-projetado foi então testado para garantir que alcançasse recursos de desempenho semelhantes à tecnologia existente. Assim como os termistores típicos do tipo filme, o termistor PTC de polímero tipo malha apresentou um aumento na resistência de três ordens de grandeza, uma característica importante para evitar superaquecimento e queimaduras.

Ao usar uma estrutura de malha, o termistor também obteve transparência, o que pode ajudar os sensores a se misturarem à pele e à permeabilidade ao gás. A permeabilidade ao gás é necessária porque evita irritação e desconforto. "Também demonstramos o funcionamento do termistor enrolado em uma agulha de 280 micrômetros, fabricando as fibras em um filme ultrafino de 1,4 micrômetro", disse Okutani.

• 
• 
• 

Mesmo com essa camada de fibra, que serve para dar estrutura à malha e sensor de calor adicional, o termistor permaneceu muito fino. Isso é importante porque qualquer dispositivo médico vestível deve ser capaz de resistir à flexão e, quando o dispositivo é mais fino, há menos tensão.

Embora essa tecnologia de termistor seja promissora, mais pesquisas precisarão ser feitas para torná-la uma alternativa confiável à tecnologia de termistor atual no mercado. Um termistor tipo malha tem um alto valor de resistência inicial devido ao seu número limitado de caminhos condutores. Os pesquisadores propuseram que a redução do espaçamento entre as fibras na malha ou o aumento do número de eletrodos utilizados poderia resolver alguns desses problemas, mas testes adicionais precisarão ser feitos.

"Nosso próximo passo são as aplicações práticas dos termistores desenvolvidos. Acreditamos que os termistores ultraflexíveis e permeáveis ​​a gás podem atuar como componentes de prevenção de superaquecimento para dispositivos on-skin ou implantáveis, o que torna os sensores flexíveis mais seguros para operar e mais confiáveis", disse Okutani . + Explorar mais

Pesquisadores fazem avanço importante para circuitos de impressão em tecidos vestíveis