Jest kojarzona z dynamicznym rozwojem nowych technologii. Bez niej produkcja innowacyjnych urządzeń elektronicznych wydaje się niemożliwa. Elektronika drukowana. Czym jest? To rozwiązania, w których wykorzystuje się specjalistyczne kompozyty i zaawansowane techniki druku. Znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach – od produkcji inteligentnych opakowań po najnowocześniejsze rozwiązania medyczne, na przykład umożliwiające monitorowanie stopnia gojenia ran czy innych parametrów związanych ze stanem zdrowia.
Zabieramy Was w podróż po fascynującym świecie elektroniki drukowanej. Naszym przewodnikiem będzie dr inż. Jakub Krzemiński, adiunkt badawczy Politechniki Warszawskiej, Działu Elektroniki Drukowanej, Tekstroniki i Montażu w CEZAMAT PW.
Czym dokładnie jest elektronika drukowana?
Dr inż. Jakub Krzemiński: Elektronika drukowana jest to technologia XXI wieku – dzięki niej możliwe jest tworzenie prostych urządzeń elektronicznych, w których wykorzystywane są specjalistyczne kompozyty do druku. Mogą to być tworzywa, cienkie folie, a nawet papier czy tkaniny.
Dedykowane do druku tusze i pasty zawierają między innymi mikro oraz nanocząstki srebra lub grafenu. Co czyni te rozwiązania wyjątkowo atrakcyjnymi? Drukowane mogą być elastyczne podłoża, a ich produkcja nie wymaga dużych nakładów.
Nad czym teraz pracujecie?
J.K.: Skupiamy się na rozwiązaniach, które służyć będą monitorowaniu i analizie stanu zdrowia człowieka oraz ułatwianiu jego życia codziennego. Pracujemy między innymi nad wkładkami ortopedycznymi z systemem czujników nacisku. Dzięki zdobytym w ten sposób danym możliwa jest analiza chodu pacjenta w trakcie jego rehabilitacji.
Opracowujemy też elektroniczne tatuaże, czyli wygodne dla użytkownika rozwiązanie pozwalające na stałą analizę na przykład składu potu – dzięki czemu oceniany jest stan zdrowia. Wystarczy taki „tatuaż” umieścić na skórze, w dogodnym miejscu. Z pozoru niewidoczny jest niezwykle skuteczny.
Jednym z ostatnich prowadzonych przez nas badań jest wykorzystanie elektroniki drukowanej do wytwarzania miniaturowych matryc elektrodowych, dzięki którym rejestrowana jest praca mózgu człowieka, a także jego stymulacja.
Wasz zespół zdobył najpierw polską, a potem międzynarodową nagrodę Jamesa Dysona dla młodych wynalazców. Który z projektów został wyróżniony?
J.K.: SmartHEAL czyli proste w obsłudze, nieinwazyjne i tanie narzędzie diagnostyczne ran przewlekłych ukryte w jałowym opatrunku przykrytym plastrem.
Umożliwia ono natychmiastowe wykrycie zmian pH związanych ze stanem zapalnym. Informacje które docierają do pacjenta lub lekarza prowadzącego pozwalają na dobranie właściwego leczenie bez konieczności zdejmowania opatrunku.
Ten wynalazek może mieć kluczowe znaczenie dla przyszłości medycyny i już w tej chwili przeciążonej służby zdrowia na całym świecie.
Elektronika drukowana może wyprzeć tradycyjne metody diagnostyczne w przyszłości?
J.K.: Z punktu widzenia producentów elektronika drukowana pozwala na tanią i wielkoseryjną produkcję. Dla nas najważniejsze są jednak ułatwienia, jakie niesie dla pacjentów.
Chcemy, by urządzenia diagnostyczne można było wygodnie umieścić na ciele albo bez problemu zabrać do domu.
Tworzymy technologie umieszczane na elastycznych i komfortowych podłożach, które nierzadko mogą być zintegrowane z odzieżą, opatrunkiem lub opaską. Niewielki moduł elektroniczny pozwala na analizę parametrów życiowych w czasie rzeczywistym, dane przesyłane na przykład do smartfona lekarza – takie rozwiązania zapewnią w przyszłości komfort pacjentom, którzy będą mogli w trakcie leczenia ambulatoryjnego poznać stan swojego zdrowia
Mówimy tutaj o medycynie przyszłości i choć droga do wdrożenia takich rozwiązań na szeroką skalę jest jeszcze daleka, głęboko wierzę, że dokładamy swoją cegiełkę do jej rozwoju.
Jakie są największe wyzwania związane z wdrażaniem elektroniki drukowanej w medycynie?
J.K.: Zanim innowacyjne rozwiązanie medyczne trafi na rynek musi spełnić szereg wymagań, zdobyć niezbędne certyfikacje, a także przejść z powodzeniem bardzo kosztowne badania kliniczne.
Stosowane przez nas kompozyty muszą być biokompatybilne, czyli nie mogą wywoływać reakcji alergicznych lub negatywnie oddziaływać na stan zdrowia człowieka. Co więcej rozwiązania te muszą wykazywać wysoką trwałością i niezawodnością, co stanowi wyzwanie w przypadku aplikacji elastycznych, narażonych, na przykład, na rozciąganie.
Jak będzie się rozwijać elektronika drukowana w najbliższych latach?
J.K.: Elektronika drukowana w ciągu najbliższych 10 lat przeniknie do prawie każdej branży przemysłowej. Już dziś stosowana jest w branży motoryzacyjnej albo w elektronice sprzętów AGD. Branża medyczna oraz przemysł wytwarzający różnego rodzaju miniaturowe rozwiązania usprawniające codziennie działanie, czy nawet przemysł zbrojeniowy również chętnie wykorzystują rozwiązania elektroniki drukowanej.
Nasz zespół do końca tego roku złożył blisko 10 projektów badawczo – rozwojowych. Wszystko rozbija się o pieniądze – te badania są niezwykle kosztowne, zwłaszcza kiedy mówimy o wyrobach medycznych
Szukamy parterów i inwestorów, którzy wierzą we współpracę nauki i biznesu. Wierzę, że uda nam się wspólnie dalej szukać ciekawych rozwiązań, które być może już wkrótce będą na nowo kształtować nasze otoczenie.
Dlaczego wybraliście właśnie tą dziedziną inżynierii?
J.K.: Tworzymy zespół inżynierów, którzy mają pasję, chęć rozwoju i otwartych na wiedzę. Szukamy nowych rozwiązań. Profesor Małgorzata Jakubowska, kierująca Działem Elektroniki Drukowanej, Tekstroniki i Montażu działający w CEZAMAT PW, jest dla naszego zespołu mentorką.
To jej wieloletnie doświadczenie i zainteresowania sprawiły, że zajęliśmy się elektroniką drukowaną. Dziś nasz zespół liczy już prawie 20 osób i każdy z nas znajduje swój unikatowy obszar badawczy. Chcemy rozwijać naukę. Nieustająco też szukamy rozwiązań o wysokim potencjale komercjalizacji.