Forscher der Universität Hawaii in Mānoa haben eine neue Technik vorgestellt, die die Herstellung tragbarer Gesundheitssensoren zugänglicher und erschwinglicher machen könnte.
Tragbare Sensoren sind für die kontinuierliche Überwachung von Vitalfunktionen und anderen Gesundheitsindikatoren von entscheidender Bedeutung und liefern in Echtzeit Einblicke in die Gesundheit, die eine proaktive und personalisierte medizinische Versorgung ermöglichen. Die Herstellung dieser Geräte erfordert jedoch oft spezielle Einrichtungen und technisches Fachwissen, was ihre Zugänglichkeit und breite Akzeptanz einschränkt.
Das Team unter der Leitung von Assistenzprofessor Tyler Ray in der Abteilung für Maschinenbau (College of Engineering) und der Abteilung für Zell- und Molekularbiologie (John A. Burns School of Medicine) führte eine kostengünstige, schablonenbasierte Methode zur Herstellung von Sensoren ein Hergestellt aus laserinduziertem Graphen (LIG), einem Schlüsselmaterial für tragbare Sensorplattformen.
„Dieser Fortschritt ermöglicht es uns, tragbare Hochleistungssensoren mit größerer Präzision und zu geringeren Kosten zu entwickeln“, sagte Ray. „Durch die Verwendung einer einfachen Metallschablone während des Laserstrukturierungsprozesses haben wir eine wesentliche Einschränkung des herkömmlichen Herstellungsprozesses überwunden, was neue Möglichkeiten für Sensordesign und -funktionalität eröffnet.“
Durch den Einsatz handelsüblicher Metallschablonen konnte das Team von UH Mānoa die minimale Strukturgröße von etwa 120 Mikrometern auf nur 45 Mikrometer reduzieren. Dies ermöglicht die Erstellung komplexerer Sensordesigns, wie z. B. Mikroarray-Elektroden mit feinen Linien, die bisher mit der Standard-Laserbearbeitung nur schwer zu erreichen waren.
„Wir haben die Praktikabilität unserer Methode durch die Herstellung von Temperatursensoren und elektrochemischen Sensoren mit mehreren Elektroden demonstriert“, erklärte Ray. „Diese Geräte zeigten eine verbesserte Leistung, was wir auf die verbesserte Auflösung und Qualität der Graphenmuster zurückführen.“
Die Studie war veröffentlicht In Biosensoren und Bioelektronik im Rahmen der Highlight-Reihe der Zeitschrift „Young Scientists in the Americas“.
Der Hauptautor der Studie war Kaylee M. Clark, zusammen mit den Co-Autoren Deylen T. Nekoba und Kian Laʻi Viernes vom Fachbereich Maschinenbau sowie Jie Zhou vom Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik.
Diese Innovation baut auf Rays früherer Arbeit am „Sweatainer“ auf, einem 3D-gedruckten tragbaren Schweißsensor, der Schweiß sammelt und analysiert, um Einblicke in verschiedene Gesundheitszustände wie Dehydrierung, Müdigkeit und schwere Krankheiten wie Diabetes zu liefern.
Die s-LIG-Methode erweitert das Potenzial zugänglicher Gesundheitsüberwachungstechnologien weiter, indem sie eine skalierbare Herstellung von Hochleistungssensoren ermöglicht, ohne auf herkömmliche, ressourcenintensive Herstellungswege angewiesen zu sein.
Weitere Informationen:
Kaylee M. Clark et al., Herstellung hochauflösender, flexibler, laserinduzierter Graphensensoren mittels Schablonenmaskierung, Biosensoren und Bioelektronik (2024). DOI: 10.1016/j.bios.2024.116649