La tecnología wearable con funcionalidad de detección está emergiendo como una aplicación muy prometedora para la electrónica impresa/flexible. Desplegados como parches para la piel o embebidos en un e-textil, estos dispositivos permiten registrar parámetros como la frecuencia cardíaca y la temperatura en tiempo real y luego transmitirlos de forma inalámbrica.

Con tan claros beneficios, IDTechEx estima que el mercado de los parches cutáneos para aplicaciones de salud alcanzará alrededor de 4.000 millones de dólares en 2030. La electrónica impresa/flexible es extremadamente adecuada para los parches cutáneos wearables debido a su bajo peso, su flexibilidad/conformidad y su potencial para la fabricación de alto rendimiento y bajo coste de estos artículos desechables.

Necesidad de monitorización continua
Una tendencia importante en el sector de la atención de la salud es el cambio hacia la vigilancia continua, que aporta múltiples beneficios. En primer lugar, en lugar de acudir a la consulta del médico o al hospital para un chequeo, el paciente puede permanecer en casa. La situación actual de la COVID-19 ha puesto de relieve este beneficio, ya que los pacientes pueden hacerse medir la temperatura a distancia sin tener que interactuar con los profesionales de la salud y, por lo tanto, correr el riesgo de transmitir o adquirir el virus.

Un beneficio adicional es que la vigilancia continua permite adquirir datos con una resolución temporal mucho más alta que la que sería posible con las visitas en persona, ya que se puede llevar un parche en la piel en todo momento. Estos datos adicionales, junto con el análisis mediante el aprendizaje por máquina, deberían facilitar un mejor diagnóstico y la medicina preventiva.

Monitorización de señales eléctricas

La monitorización de las señales eléctricas es un importante caso de uso de los parches de piel que se pueden llevar. Esto puede incluir electrocardiogramas (ECG) para investigar el corazón, electromiografía (EMG) para registrar las señales eléctricas de los músculos, e incluso detectar la actividad cerebral en pacientes epilépticos.

Normalmente se fabrican utilizando tintas y electrodos conductores estirables serigrafiados, estos últimos hechos de una mezcla de plata y cloruro de plata. Los rastros conductores suelen imprimirse en un patrón ondulado para aumentar la capacidad de estiramiento, mientras que la mayoría de los aparatos electrónicos están actualmente contenidos en un envolvente rígido. Los electrodos y las trazas conductoras también se están integrando dentro de los e-textiles, ya sea en un sustrato estirable que se adhiere posteriormente o se imprime directamente sobre el tejido.

Detección de presión y tensión
Además de controlar las señales eléctricas, tanto la presión como la tensión pueden medirse utilizando sensores impresos/flexibles. Por ejemplo, la incorporación de un sensor piezorresistivo de película fina conformada puede medir continuamente la presión que aplican los vendajes y avisar al personal médico si el vendaje necesita ser ajustado. Es importante mantener una presión apropiada: demasiado floja y no tiene sentido, demasiado apretada y restringe innecesariamente el flujo de sangre a la región afectada.

Otra aplicación que se está probando es la supervisión del movimiento de las articulaciones mediante sensores de tensión capacitivos impresos, incorporados, por ejemplo, en las mangas de las rodillas y los codos. Esto es útil para los que reciben fisioterapia, ya que la cantidad y la amplitud del movimiento pueden evaluarse continuamente.

Supervisión de las heridas
Actualmente en sus primeras etapas de desarrollo, la supervisión de las heridas es otra aplicación médica prometedora de la electrónica impresa/flexible. En la actualidad, la única forma de controlar una herida es retirar el apósito: mediante la integración de sensores y electrónica, el proceso de curación puede ser controlado en tiempo real sin que el apósito sea retirado.

Esta detección puede implicar la medición de la temperatura y el pH, idealmente con una resolución espacial para supervisar el progreso de la curación. Se está desarrollando una detección multiparámetro, con múltiples materiales funcionales impresos en la misma superficie para medir diferentes variables simultáneamente, que es ideal para esta aplicación.

Electrónica híbrida flexible
En la actualidad, la mayoría de los aparatos electrónicos para el procesamiento de señales y la comunicación que se utilizan en los parches de piel y los e-textiles que se llevan puestos están contenidos dentro de una caja de plástico rígido. Aunque esto proporciona protección y es necesario para encerrar una PCB rígida convencional, añade volumen y hace que el parche o la ropa sea incómoda de llevar.

Por ello, se está dedicando mucho esfuerzo a colocar la mayor cantidad posible de electrónica en el sustrato estirable, en lugar de utilizar una PCB rígida. Este enfoque se denomina electrónica híbrida flexible (FHE), que es una metodología de fabricación emergente que utiliza los mejores aspectos de la electrónica convencional e impresa/flexible. Combina interconexiones impresas y sustratos flexibles/estirables con componentes montados y es ideal para la electrónica wearable.

Aunque la FHE se encuentra todavía en una fase relativamente temprana, es una tecnología muy prometedora que permitirá a los dispositivos romper las limitaciones de factor de forma impuestas por las PCB rígidas. De hecho, IDTechEx pronosticó que en todas las aplicaciones FHE estará alrededor de un mercado de 3.200 millones de dólares para el 2030.

Amplias oportunidades en la tecnología wearable para sensores impresos/flexibles
En resumen, la transición hacia la supervisión continua de la salud y el interés por los textiles electrónicos para el seguimiento de la condición física ofrecen oportunidades sustanciales para la electrónica impresa/flexible. Esto incluye tanto sensores impresos para detectar los parámetros biológicos como electrónica híbrida flexible para procesar las señales y manejar la comunicación inalámbrica.