Un nuovo dispositivo biomedico elastico e flessibile potrebbe portare alla produzione di nuovi microcircuiti elettronici multifunzionali e ad alte prestazioni come gli smartphone di oggi.
Un team di ricercatori dell’Università della California ha accatastato e collegato strati di circuiti estensibili in un dispositivo a forma di moneta. Questo viene poi indossato sulla pelle per monitorare in modalità wireless i segnali di: respirazione, movimento del corpo, temperatura, movimento degli occhi, cuore e attività cerebrale.
L’elettronica flessibile potrebbe essere particolarmente utile per i dispositivi biomedici montati sulla pelle. Infatti essi devono continuare a lavorare mentre la pelle si muove e si estende al di sotto.
Mi piego ma non mi spezzo
Ha dichiarato l’autore senior Sheng Xu:
“L’elettronica rigida può offrire un sacco di funzionalità su un ingombro ridotto. Possono essere facilmente prodotte con ben 50 strati di circuiti che sono tutti strettamente collegati, con un sacco di chip e componenti imballati densamente all’interno. Il nostro obiettivo è quello di raggiungere questo obiettivo anche con l’elettronica estensibile.”
Il nuovo dispositivo è costituito da quattro strati di circuiti stampati flessibili estensibili interconnessi. Ciascuno strato è costruito su un substrato in elastomero siliconico con un design a “isola-ponte” di piccole parti elettroniche rigide come sensori e antenne collegate da “ponti” elastici fatti di sottili fili di rame a forma di molla che consentono ai circuiti di allungarsi, piegare e torcere senza compromettere la funzione elettronica.
Un problema principale con i dispositivi flessibili è la creazione di connessioni elettriche tra livelli. Queste connessioni, note come accessi di interconnessione verticale, sono piccoli fori conduttivi che attraversano diversi strati su un circuito. Sono tradizionalmente realizzati con litografia e incisione, che non funziona su elastomeri elastici.
La benda intelligente
Invece, Xu ed i suoi colleghi hanno usato i laser per tagliare i fori attraverso gli strati sovrapposti di elastomero di silicone nero. Hanno quindi riempito i fori con materiale conduttivo per collegare gli strati l’uno all’altro. Il dispositivo prototipo contiene una varietà di sensori e può comunicare con uno smartphone o un laptop fino a 10 metri di distanza.
Ha detto il primo coautore Yang Li:
“Questo dispositivo è come un ‘maestro di tutti i mestieri’. Abbiamo scelto sottocomponenti robusti e di alta qualità: il miglior sensore di deformazione che abbiamo trovato sul mercato, l’accelerometro più sensibile, il sensore ECG più affidabile, Bluetooth di alta qualità, ecc. E abbiamo sviluppato un modo intelligente per integrare tutti questi in un dispositivo estensibile.”
Chiamata la ‘benda intelligente’ dai ricercatori, il prototipo può durare per più di sei mesi. Lavoreranno ora con partner industriali per sviluppare la tecnologia e sperano di testarla in contesti clinici. Un articolo sul lavoro, che ha coinvolto anche l’Università di scienza e tecnologia elettronica della Cina e il laboratorio di ricerca aeronautico statunitense, è stato pubblicato su Nature Electronics.
Roberto Bovolenta
