東京大學(xué)利用印刷工藝制造迷你“柔性體溫計”

柔軟彎曲，可以像創(chuàng)可貼一樣貼在皮膚上使用……日本東京大學(xué)研究生院工學(xué)系研究科特聘助教橫田知之和教授染谷隆夫的研究小組開發(fā)出了可使用印刷工藝制造的“柔性體溫計”。這種用印刷工藝制造出的超薄柔軟塑料溫度計，貼在人體表面上，成功測量出了體表的溫度分布。該產(chǎn)品設(shè)想應(yīng)用于監(jiān)測嬰兒體溫等保健、醫(yī)療及介護領(lǐng)域等。
此次開發(fā)出的柔性體溫計是利用印刷工藝在薄膜基板上制成的。厚度僅大約15μm，柔軟可彎曲。靈敏度高達0.02℃，響應(yīng)速度也高達100ms。實驗證實即使反復(fù)測量接近2000次，也不會失去再現(xiàn)性。
傳感器中尚未集成電源電路和讀取電路，不過如果使用研發(fā)小組以前開發(fā)的技術(shù)，原理上可以集成電源電路和讀取電路。今后，研究小組將進一步減小厚度，提高可反復(fù)測量的次數(shù)，爭取3年內(nèi)實現(xiàn)商品化。
超薄輕量、不易損壞
作為用來實現(xiàn)柔性溫度傳感器的材料，隨著溫度升高、電阻增大的“聚合物ptc(positive temperature coefficient：正溫度系數(shù))”備受關(guān)注。不過，使用聚合物ptc，尚未實現(xiàn)響應(yīng)溫度在體溫附近、可利用印刷工藝制造的溫度傳感器。
此次在合成聚合物ptc時，采用改變兩種單體混合比例的方法，使得響應(yīng)溫度可在體溫附近調(diào)整。具體就是，通過改變丙烯酸十八酯和丙烯酸丁酯這兩種單體的混合比例，使響應(yīng)溫度可在25～50℃自由調(diào)整。原來調(diào)整聚合物ptc響應(yīng)溫度的方法是改變分子量，因此響應(yīng)溫度的控制性低。
作為導(dǎo)電性物質(zhì)添加了石墨。在體溫附近，溫度上升時，聚合物ptc膨脹，石墨顆粒間的物理距離變大，電阻升高。對于5℃的溫度變化，電阻會有5～6個數(shù)量級的改變。由于變化較大，因此不用復(fù)雜的讀取電路即可。


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