El sensor. Fuente: Universidad de Tokio.
Un grupo de investigación de la Universidad de Tokio (Japón) ha desarrollado un sensor flexible y ligero que responde rápidamente a cambios térmicos diminutos en el rango de temperatura del cuerpo humano. Se espera que este sensor tenga aplicaciones en el control de la temperatura corporal, de recién nacidos o de pacientes en cuidados intensivos, por ejemplo.
La temperatura del cuerpo es una medida fundamental y se han desarrollado muchos sensores de temperatura de bajo coste y flexibles, pero los dispositivos existentes requieren circuitería externa para amplificar la señal y permitir una medición precisa de la temperatura.
En sus últimas investigaciones, el profesor Takao Someya y el grupo de investigación de Tomoyuki Yokota en la Escuela Superior de Ingeniería de la universidad han desarrollado un nuevo sensor de temperatura flexiblem imprimible y ligero, que muestra un alto cambio en su resistencia eléctrica, de hasta 100.000 veces, en un intervalo de sólo cinco grados centígrados, lo que permite una medición precisa de la temperatura sin conectarlo a un complejo sistema adicional.
La clave del nuevo sensor es la capacidad para controlar con precisión la temperatura objetivo de los sensores. El sensor se compone de grafito y de un polímero de acrilato semicristalino formado por dos monómeros -moléculas que se unen entre sí para formar una cadena de polímero-.
El rango de temperatura objetivo a la que el sensor es más preciso se puede seleccionar simplemente mediante la alteración de las proporciones de los dos monómeros.
El grupo de investigación logra temperaturas objetivo entre 25 y 50 grados centígrados, una gama que incluye la temperatura promedio del cuerpo humano, y consiguiendo al mismo tiempo tiempos de respuesta de menos de 100 milisegundos y una sensibilidad a la temperatura de 0,02 grados centígrados. El dispositivo también es estable, incluso bajo condiciones fisiológicas, proporcionando hasta 1.800 lecturas seguidas.
La temperatura del cuerpo es una medida fundamental y se han desarrollado muchos sensores de temperatura de bajo coste y flexibles, pero los dispositivos existentes requieren circuitería externa para amplificar la señal y permitir una medición precisa de la temperatura.
En sus últimas investigaciones, el profesor Takao Someya y el grupo de investigación de Tomoyuki Yokota en la Escuela Superior de Ingeniería de la universidad han desarrollado un nuevo sensor de temperatura flexiblem imprimible y ligero, que muestra un alto cambio en su resistencia eléctrica, de hasta 100.000 veces, en un intervalo de sólo cinco grados centígrados, lo que permite una medición precisa de la temperatura sin conectarlo a un complejo sistema adicional.
La clave del nuevo sensor es la capacidad para controlar con precisión la temperatura objetivo de los sensores. El sensor se compone de grafito y de un polímero de acrilato semicristalino formado por dos monómeros -moléculas que se unen entre sí para formar una cadena de polímero-.
El rango de temperatura objetivo a la que el sensor es más preciso se puede seleccionar simplemente mediante la alteración de las proporciones de los dos monómeros.
El grupo de investigación logra temperaturas objetivo entre 25 y 50 grados centígrados, una gama que incluye la temperatura promedio del cuerpo humano, y consiguiendo al mismo tiempo tiempos de respuesta de menos de 100 milisegundos y una sensibilidad a la temperatura de 0,02 grados centígrados. El dispositivo también es estable, incluso bajo condiciones fisiológicas, proporcionando hasta 1.800 lecturas seguidas.
Prueba
El grupo de investigación probó su nuevo sensor mediante la impresión de un dispositivo flexible de control térmico que se coloca directamente en el pulmón de una rata para medir la temperatura del pulmón.
El dispositivo midió con éxito cambios cíclicos en la temperatura del pulmón de sólo 0,1 grados centígrados cuando el animal respiraba, demostrando su utilidad como sensor para el control de los signos vitales del cuerpo en entornos fisiológicos (internos).
"Imprimiendo una serie de estos sensores es posible medir la temperatura de la superficie sobre un área grande," dice el profesor Someya, en la nota de prensa de la universidad. "Estea matriz de sensores se puede conectar a tejidos biológicos como la piel para monitorización precisa en aplicaciones médicas. Debido a que la enorme respuesta del sensor a cambios de la temperatura nos permite simplificar el circuito, se podrían imprimir nuestros sensores en emplastos adhesivos que podrían luego controlar la temperatura del cuerpo".
Por ejemplo, un yeso aplicado directamente a una herida o después de una cirugía podría proporcionar advertir de infecciones mediante la detección de cambios locales en la temperatura debidos a la inflamación.
Otras posibles aplicaciones incluyen la ropa electrónica, en la que el sensor se podría aplicar por debajo de la tela para medir la temperatura durante la actividad deportiva, o de otro tipo. La investigación se llevó a cabo en colaboración con el grupo del profesor Walter Voit, de la Universidad de Texas en Dallas (EE.UU.).
El grupo de investigación probó su nuevo sensor mediante la impresión de un dispositivo flexible de control térmico que se coloca directamente en el pulmón de una rata para medir la temperatura del pulmón.
El dispositivo midió con éxito cambios cíclicos en la temperatura del pulmón de sólo 0,1 grados centígrados cuando el animal respiraba, demostrando su utilidad como sensor para el control de los signos vitales del cuerpo en entornos fisiológicos (internos).
"Imprimiendo una serie de estos sensores es posible medir la temperatura de la superficie sobre un área grande," dice el profesor Someya, en la nota de prensa de la universidad. "Estea matriz de sensores se puede conectar a tejidos biológicos como la piel para monitorización precisa en aplicaciones médicas. Debido a que la enorme respuesta del sensor a cambios de la temperatura nos permite simplificar el circuito, se podrían imprimir nuestros sensores en emplastos adhesivos que podrían luego controlar la temperatura del cuerpo".
Por ejemplo, un yeso aplicado directamente a una herida o después de una cirugía podría proporcionar advertir de infecciones mediante la detección de cambios locales en la temperatura debidos a la inflamación.
Otras posibles aplicaciones incluyen la ropa electrónica, en la que el sensor se podría aplicar por debajo de la tela para medir la temperatura durante la actividad deportiva, o de otro tipo. La investigación se llevó a cabo en colaboración con el grupo del profesor Walter Voit, de la Universidad de Texas en Dallas (EE.UU.).
Referencia bibliográfica:
Tomoyuki Yokota, Yusuke Inoue, Yuki Terakawa, Jonathan Reeder, Martin Kaltenbrunner, Taylor Ware, Kejia Yang, Kunihiko Mabuchi, Tomohiro Murakawa, Masaki Sekino, Walter Voit, Tsuyoshi Sekitani y Takao Someya: Ultraflexible, large-area, physiological temperature sensors for multipoint measurements. Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1515650112.
Tomoyuki Yokota, Yusuke Inoue, Yuki Terakawa, Jonathan Reeder, Martin Kaltenbrunner, Taylor Ware, Kejia Yang, Kunihiko Mabuchi, Tomohiro Murakawa, Masaki Sekino, Walter Voit, Tsuyoshi Sekitani y Takao Someya: Ultraflexible, large-area, physiological temperature sensors for multipoint measurements. Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1515650112.