Innovativo dispositivo indossabile per tracciare la qualità dell’aria all’interno e all’esterno
L’inquinamento dell’aria è un grave rischio ambientale per la salute, che colpisce tutti sia nei paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo. L’inquinamento dell’aria ambiente, causato da elevate concentrazioni di particolato piccolo e fine, è il maggiore rischio ambientale per la salute e causa oltre 3 milioni di morti premature ogni anno nel mondo. L’inquinamento dell’aria in interni può avere lo stesso effetto negativo sulla salute umana, con 2 milioni di morti premature stimate che sono state riportate principalmente nei paesi in via di sviluppo. Tuttavia, l’esposizione agli inquinanti dell’aria è chiaramente fuori dal controllo degli individui. Finora, non era presente sul mercato un sistema per il monitoraggio personale dell’aria e per il controllo di potenziali pericoli ambientali per la salute. I ricercatori con il progetto MSP (Multi-sensor-platform for smart building management), finanziato dall’UE, hanno progettato con successo nuovi sistemi multisensore integrati 3D per aiutare a contrastare questo grave problema. Le funzioni del sistema multisensore di MSP sono in grado di rilevare gas nocivi e tossici, percepire particolato e particelle ultrafini, rilevare la luce infrarossa, visibile e ultravioletta, e anche misurare temperatura e umidità. La trasformazione in una stazione mobile per il monitoraggio ambientale “Il dimostratore di MSP integra una varietà di sensori per gas molto avanzati che si basano su nanotubi, nanoparticelle e grafene, in aggiunta a sensori ottici per la luce ultravioletta, visibile e infrarossa,” dice Anton Köck, il coordinatore del progetto. Il sistema è integrato in un braccialetto indossabile e comprende in totale 57 sensori, di cui 52 sono sensori per gas. Armato con queste informazioni, chi indossa il braccialetto potrebbe cercare dell’aria più pulita prendendo una certa strada o aprendo una finestra in una stanza piena di fumo. Equipaggiati con un tale strumento, i soggetti che lo indossano sono messi nella condizione di valutare l’ambiente in cui si trovano e di agire per migliorarlo ove necessario. I sensori nanotecnologici incontrano i sistemi elettronici convenzionali Il progetto ha sviluppato delle tecnologie di produzione altamente competitive, che consentono una flessibile integrazione dei sensori basati su nanotecnologie con i tradizionali microprocessori elettronici. Per soddisfare i requisiti del dispositivo desiderati, quali ad esempio elevate prestazioni, basso consumo di energia e una ridotta impronta ecologica, i ricercatori hanno utilizzato la tecnologia (TSV, through-silicon via) con passaggi attraverso il silicio, che è l’elemento di base che rende possibili i circuiti integrati 3D. I TSV sono fori creati in un wafer di silicio utilizzando un procedimento di incisione. Le interconnessioni sono state create riempiendo questi fori con tungsteno. “Tuttavia, non tutti i dispositivi si basavano sulla tecnologia CMOS. Questo ha spinto i ricercatori ad adottare un approccio misto che mette insieme la saldatura a filo e l’approccio TSV, che era un grosso problema per il processo di sovrastampaggio,” spiega Köck. I ricercatori hanno impiegato la tecnologia TSV per i sensori per gas, temperatura e luce visibile. Per altri tipi di sensori per gas, compresi i sensori per la luce infrarossa e ultravioletta, è stata usata la tecnologia della saldatura a filo. Sensori per la qualità dell’aria in smartphone e abitazioni intelligenti MSP ha sviluppato una varietà di sensori molto avanzati quali elementi di una cassetta degli attrezzi che rende possibile un’integrazione 3D altamente flessibile e a utilizzo immediato di questi sensori in sistemi intelligenti miniaturizzati con funzionalità notevolmente progredite. Questo approccio dovrebbe fornire al cliente un’elevata flessibilità nella progettazione dei sistemi multisensore. Sin dal principio, MSP è stato finalizzato allo sviluppo di innovativi sistemi multisensore intelligenti per il monitoraggio della qualità dell’aria sia al chiuso che all’aperto. Altre possibili applicazioni includono la gestione intelligente degli edifici, le case intelligenti e l’elettronica di consumo. Il monitoraggio intelligente della qualità dell’aria con sensori per particolato, anidride carbonica, temperatura e umidità, disponibile su smartphone, tablet o nelle case intelligenti può risultare particolarmente vantaggioso per le persone che soffrono di attacchi di asma o malattie cardiovascolari.
Parole chiave
Dispositivo indossabile, interno, esterno, qualità aria, MSP, sensori gas, integrazione 3D
