東京大學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……日本東京大學研究生院工學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)品設想應用于監(jiān)測嬰兒體溫等保健、醫(yī)療及介護領域等。
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℃，響應速度也高達100ms。實驗證實即使反復測量接近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，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))”備受關注。不過，使用聚合物ptc，尚未實現(xiàn)響應溫度在體溫附近、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，使響應溫度可在25～50℃自由調(diào)整。原來調(diào)整聚合物ptc響應溫度的方法是改變分子量，因此響應溫度的控制性低。
作為導電性物質(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，因此不用復雜的讀取電路即可。


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