I ricercatori della Swinburne University of Technology hanno sviluppato una nuova antenna ibrida polimero-liquido stampata in 3D a radiofrequenza (RFID).

GLI SCIENZIATI DI SWINBURNE SVILUPPANO TAG RFID IBRIDI-LIQUIDI CON BIOSENSORI STAMPATI IN 3D

Creato utilizzando una tecnica di fabbricazione FDM a basso costo, il nuovo dispositivo di rilevamento del team presenta canali microfluidici, che consentono di modificare la sua polarizzazione utilizzando diversi fluidi ionici. Gli scienziati hanno progettato specificamente il loro tag per essere utilizzato all’interno di sistemi embedded, rendendolo potenzialmente ideale per applicazioni di monitoraggio biologico o chimico.

I dispositivi RFID utilizzano le onde radio per identificare oggetti fisici attraverso superfici solide e una configurazione tipica include un tag, un dispositivo di lettura e alcuni software. La tecnologia è ampiamente utilizzata all’interno della catena di approvvigionamento e della logistica, ma viene sempre più applicata anche per monitorare la salute degli esseri umani.

Tradizionalmente, i tag RFID sono stati classificati come passivi, attivi o semi-attivi a seconda della loro fonte di alimentazione, ma la stampa 3D ha introdotto nuovi approcci alla produzione di sensori. In particolare, lo sviluppo di una serie di nuovi dispositivi passivi ha reso rapidamente i biosensori indossabili più praticabili di prima.

Scienziati dell’Università della California , hanno sviluppato una capsula RFID ingeribile, mentre la Scuola Superiore italiana ha prodotto un tag in grado di monitorare la temperatura all’interno del corpo. Basandosi su queste idee, il team di Swinburne ha teorizzato che un’antenna ibrida liquida fornirebbe capacità di rilevamento avanzate e più personalizzabili.

Per creare il loro nuovo dispositivo, gli scienziati si sono procurati un tag RFID passivo standard e lo hanno modificato, in modo che usasse solo il suo chip e il circuito risonante. Una nuova antenna liquida è stata quindi progettata utilizzando il software CAD Solidworks per presentare canali microfluidici e sommariamente stampata in 3D utilizzando un sistema Tractus3D T850.

In teoria, riempire i canali dell’antenna con un liquido ionico consentirebbe di regolarne la sensibilità, a seconda dell’applicazione d’uso finale. Per testare questa ipotesi, il team ha collegato l’antenna modificata con un chip e il suo circuito risonante e ha valutato le sue prestazioni rispetto a un tag RFID non modificato.

Durante i test, la distanza di radiazione tra il dispositivo degli scienziati e il suo lettore è stata misurata ogni dieci minuti, mentre quest’ultimo veniva spostato sempre più lontano. È interessante notare che il tag del team si è dimostrato in grado di leggere superfici metalliche da una distanza maggiore rispetto ai polimeri, sebbene i risultati fossero incoerenti.

È stato anche scoperto che l’inondazione dei canali del dispositivo con olio di menta piperita creava una “zona cuscinetto”, che alla fine ha permesso ai ricercatori di cambiare la sua polarizzazione. Nel complesso, il nuovo sensore è stato in grado di misurare da una distanza massima di 900 mm di distanza e si è dimostrato in grado di funzionare a un basso livello di potenza di -17 dBm.

Dato che i canali del sistema hanno permesso al team di cambiare la sua risposta di fase di 90 gradi, hanno considerato il loro approccio un successo. In futuro, gli scienziati ritengono che la natura personalizzabile del loro dispositivo potrebbe consentire lo sviluppo di tag su misura, che soddisfino le esigenze specifiche della loro applicazione target.

Fare progressi nei biosensori additivi

La stampa 3D consente la produzione di parti con canali microfluidici integrati e i ricercatori utilizzano sempre più questa tecnologia per creare “dispositivi lab-on-a-chip” con capacità di biosensibilità.

Gli scienziati del CCDC Soldier Center hanno sviluppato sensori stampati in 3D che potrebbero essere utilizzati per monitorare il benessere fisico dei soldati in prima linea. I dispositivi sferici sono caratterizzati da canali microfluidici, che consentono anche la rilevazione del deterioramento tessile e atmosferico.

Altrove, un team della Sungkyunkwan University ha biosensori medici indossabili stampati in 3D per applicazioni di monitoraggio personalizzate. I dispositivi flessibili e leggeri hanno dimostrato la capacità di monitorare i segnali di sforzo corporeo dei pazienti in tempo reale.

Allo stesso modo, i ricercatori della Clarkson University hanno sviluppato un bioinchiostro personalizzato che ha permesso loro di creare biosensori stampati in 3D compatibili con la pelle . I nuovi dispositivi consentono agli utenti di prevenire qualsiasi potenziale sovraesposizione ai raggi UV del sole.

I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato ” Progettazione di un’antenna liquida ibrida UHF RFID stampabile 3D per applicazioni di biosensori “. Lo studio è stato co-autore di Metin Pekgor, Mostafa Nikzad, Reza Arablouei e Syed Masood.

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