Les capteurs médicaux sur la peau et les dispositifs de santé portables sont des outils de soins de santé importants qui doivent être incroyablement flexibles et ultrafins pour pouvoir se déplacer avec le corps humain. De plus, la technologie doit résister à la flexion et à l'étirement, et elle doit être perméable aux gaz pour éviter les irritations et l'inconfort. Une autre caractéristique de sécurité importante de ces appareils est le circuit de protection contre la surchauffe requis. Cela empêche les appareils de surchauffer et de brûler le porteur. Toute nouvelle technologie développée pour ces capteurs doit répondre à ces besoins.

Dans un article récent, les chercheurs ont démontré comment un composant important des capteurs appelé thermistance peut être construit à l'aide d'un maillage de fibres ultra-mince. Les thermistances sont un type de résistance dont la résistance varie considérablement avec la température.

L'article a été publié en ligne dans Advanced Science le 4 septembre.

"Un circuit de protection contre la surchauffe est nécessaire pour éviter de brûler les tissus biologiques pendant le fonctionnement des dispositifs flexibles. Un candidat est une thermistance à coefficient de température positif (PTC) polymère, qui a une forte augmentation de la résistance dans une plage de température étroite", a déclaré Chihiro Okutani, professeur adjoint au Département de génie électrique et informatique de l'Université de Shinshu au Japon.

"Pour que de telles thermistances soient appliquées aux capteurs médicaux sur la peau, elles doivent être extensibles et pliables jusqu'à plusieurs centaines de micromètres. Cependant, il est toujours difficile de fabriquer une thermistance dont les caractéristiques de température ne se détériorent pas lorsqu'elle est enroulée autour d'une aiguille avec une flexion. rayon inférieur à 1 mm."

Il est important que cette technologie puisse s'enrouler autour d'une aiguille, car parfois des capteurs sont fixés aux aiguilles ou aux cathéters pendant leur utilisation. Pour ce faire, la thermistance doit être ultra-mince. Les chercheurs ont utilisé une technique appelée électrofilage pour créer la thermistance PTC polymère de type maille ultra-mince. L'électrofilage utilise l'électricité pour créer de minuscules fibres. Les fibres peuvent être constituées de différents matériaux, mais dans ce cas, les chercheurs ont utilisé une solution de matériaux composites.

La thermistance nouvellement conçue a ensuite été testée pour s'assurer qu'elle atteignait des capacités de performance similaires à celles de la technologie existante. Comme les thermistances typiques de type film, la thermistance PTC polymère de type maillé a montré une augmentation de la résistance de trois ordres de grandeur, une caractéristique importante pour éviter la surchauffe et les brûlures.

En utilisant une structure maillée, la thermistance a également atteint la transparence, ce qui peut aider les capteurs à se fondre dans la peau, et la perméabilité aux gaz. La perméabilité aux gaz est nécessaire car elle prévient les irritations et l'inconfort. "Nous avons également démontré le fonctionnement de la thermistance enroulée autour d'une aiguille de 280 micromètres en fabriquant les fibres sur un film ultra-fin de 1,4 micromètre", a déclaré Okutani.

Même avec cette couche de fibres, qui sert à donner la structure maillée et une détection de chaleur supplémentaire, la thermistance est restée très fine. Ceci est important car tout dispositif médical portable doit pouvoir résister à la flexion et lorsque le dispositif est plus fin, il y a moins de tension.

Bien que cette technologie de thermistance soit prometteuse, des recherches supplémentaires devront être menées pour en faire une alternative fiable à la technologie de thermistance actuelle sur le marché. Une thermistance de type maillé a une valeur de résistance initiale élevée en raison de son nombre limité de chemins conducteurs. Les chercheurs ont proposé que la réduction de l'espacement entre les fibres dans le maillage ou l'augmentation du nombre d'électrodes utilisées pourrait résoudre certains de ces problèmes, mais des tests supplémentaires devront être effectués.

« Notre prochaine étape concerne les applications pratiques des thermistances développées. Nous pensons que les thermistances ultraflexibles et perméables aux gaz peuvent agir comme des composants de prévention de la surchauffe pour les dispositifs sur la peau ou implantables, ce qui rend les capteurs flexibles plus sûrs à utiliser et plus fiables », a déclaré Okutani. . + Explorer plus loin

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