Per chi, anche in Italia, considera bracciali e sensori medici troppo visibili o scomodi, il monitoraggio medico indossabile potrebbe assumere una forma molto più discreta: quella di un filo. Alla Tufts University, negli Stati Uniti, il professor Sameer Sonkusale e il suo gruppo hanno sviluppato circuiti integrati sottili, leggeri e flessibili, costruiti direttamente su filamenti. In un lavoro pubblicato su Applied Materials and Interfaces, i ricercatori descrivono questa piattaforma, chiamata “thread-ectronics”, e mostrano come possa rilevare deboli segnali corporei senza ricorrere ai tradizionali dispositivi rigidi.
- I circuiti su filo integrano sensori, transistor e altri componenti elettronici.
- Nei test, sensori sulla tempia e sul torace hanno rilevato rispettivamente il battito delle palpebre e variazioni della respirazione.
- I filamenti possono essere piegati, allungati e avvolti, oppure inseriti negli abiti e applicati sulla pelle.
- La piattaforma è ancora nelle prime fasi di sviluppo.
I sensori seguono i movimenti del corpo
La differenza rispetto a molti dispositivi indossabili è soprattutto nella struttura. Invece di collocare l’elettronica su una superficie piatta, il gruppo di Tufts l’ha distribuita lungo filamenti che possono adattarsi ai movimenti del corpo. Questo permette al circuito di flettersi e avvolgersi senza rompersi durante il normale utilizzo.
Trasformare il circuito in una fibra significa, in prospettiva, poter nascondere il monitoraggio medico nei tessuti anziché aggiungere un apparecchio separato al corpo.
Nei test dimostrativi, un sensore applicato alla tempia ha registrato il battito delle palpebre, mentre uno posizionato sul torace ha individuato cambiamenti nella respirazione. Segnali di questo tipo, se interpretati nel giusto contesto, potrebbero contribuire a riconoscere condizioni di stress o malessere, ma lo studio descrive una dimostrazione tecnologica e non una diagnosi clinica.
I fili potrebbero essere integrati in indumenti comuni, sportivi o da lavoro, compresi quelli utilizzati durante attività nelle quali sarebbe difficile proteggere un monitor delicato. Potrebbero inoltre essere applicati direttamente sulla pelle per trasmettere dati ambientali o corporei.
Microtransistor e gel morbidi formano il circuito
Alla base della tecnologia ci sono microtransistor flessibili fissati su filamenti rivestiti d’oro. Una parte del transistor è composta da un conduttore simile alla plastica, collegato ai filamenti in entrata e in uscita: il componente regola così il passaggio degli elettroni.
Il sistema utilizza anche eutectogel, materiali che mantengono uno spazio inferiore al millimetro tra le estremità dei fili e consentono di controllare il flusso elettronico mediante resistori, condensatori o altri componenti. Sono morbidi e stabili abbastanza da entrare in contatto con il corpo; inoltre, i transistor possono essere riparati applicando una quantità ridotta di calore. Il taglio completo del filo, invece, distrugge il circuito.
Secondo Sonkusale, il passaggio dalle strutture planari ai fili apre la strada a una bioelettronica indossabile più simile a una fibra che a un apparecchio. Tra gli impieghi potenziali indicati dal ricercatore figurano il controllo della respirazione negli adulti e nei neonati, la valutazione del rischio di caduta e l’analisi dei movimenti. Ha anche ipotizzato un futuro utilizzo dei fili come suture capaci di monitorare processi interni al corpo.
La produzione evita alcuni passaggi dei chip tradizionali
La fabbricazione non richiede la fotolitografia impiegata normalmente per produrre circuiti integrati, né lavorazioni ad alta temperatura o camere bianche. L’uso di materiali simili a quelli tessili e di polimeri morbidi potrebbe quindi favorire, in futuro, una produzione a costi contenuti.
Per i possibili utilizzatori questo significherebbe sensori meno ingombranti e più facili da incorporare nella vita quotidiana, ma non implica che la tecnologia sia già pronta o validata per l’impiego medico.
Wenxin Zeng, prima autrice dello studio e dottoranda in ingegneria elettrica alla Tufts, ha precisato che la piattaforma si trova ancora in una fase iniziale. Il gruppo punta a migliorare velocità e precisione della fabbricazione, oltre alla capacità dei circuiti di eseguire funzioni più complesse.
La ricerca si inserisce nel più ampio sviluppo di sensori medici meno invasivi, insieme a tatuaggi elettronici applicabili sulla pelle, adesivi cutanei e cerotti con funzioni simili a quelle di uno stetoscopio. Per un pubblico italiano, il punto decisivo sarà capire se questi fili potranno uscire dal laboratorio mantenendo affidabilità, comfort e prestazioni durante l’uso reale.
Indossereste un capo con sensori medici integrati nei fili, oppure preferireste un dispositivo visibile e rimovibile?
