La tecnología de pantalla táctil utilizada en miles de millones de smartphones y tabletas también podría usarse como un sensor potente para detectar contaminación en el agua o los suelos, sin necesidad de modificaciones. Así lo han demostrado investigadores de la Universidad de Cambridge usando una pantalla táctil típica de smartphone para identificar contaminantes iónicos comunes en el suelo o el agua potable, al dejar caer muestras líquidas en la pantalla. La sensibilidad del sensor de la pantalla táctil es comparable a la de los equipos típicos de laboratorio, lo que lo haría útil en entornos de bajos recursos, y es la primera vez que esto se logra.
Los investigadores dicen que su prueba de concepto podría algún día expandirse para una amplia gama de aplicaciones de detección, incluso para la detección biológica o el diagnóstico médico, directamente desde el teléfono que lleva en el bolsillo. Los resultados se presentan en la revista Sensors and Actuators B .
Las pantallas táctiles son una tecnología común en los smartphones
La tecnología de pantalla táctil es omnipresente en nuestra vida cotidiana: la pantalla de un smartphone típico está cubierta por una cuadrícula de electrodos, y cuando un dedo interrumpe el campo eléctrico local de estos electrodos, el teléfono interpreta la señal.
Otros equipos han utilizado la potencia computacional de un teléfono inteligente para detectar aplicaciones, pero se han basado en la cámara o los dispositivos periféricos, o han requerido cambios significativos en la pantalla.
«Queríamos saber si podíamos interactuar con la tecnología de una manera diferente, sin tener que cambiar fundamentalmente la pantalla», dijo el Dr. Ronan Daly del Instituto de Fabricación de Cambridge, quien codirigió la investigación. «En lugar de interpretar una señal de su dedo, ¿qué pasaría si pudiéramos obtener una pantalla táctil para leer electrolitos, ya que estos iones también interactúan con los campos eléctricos?»
Los investigadores comenzaron con simulaciones por computadora y luego validaron sus simulaciones utilizando una pantalla táctil independiente y simplificada, proporcionada por dos fabricantes del Reino Unido, similar a las que se usan en teléfonos y tabletas.
Aplicar líquidos directamente en la pantalla del smartphone usada como sensor
Los investigadores pipetearon diferentes líquidos en la pantalla para medir un cambio en la capacitancia y registraron las mediciones de cada gota utilizando el software de prueba de pantalla táctil estándar. Los iones en los fluidos interactúan con los campos eléctricos de la pantalla de manera diferente dependiendo de la concentración de iones y su carga.
La tecnología de pantalla táctil utilizada en miles de millones de teléfonos inteligentes y tabletas también podría usarse como un sensor potente, sin necesidad de modificaciones.
Los investigadores comenzaron con simulaciones por computadora y luego validaron sus simulaciones utilizando una pantalla táctil independiente y simplificada, similar a las que se usan en teléfonos y tabletas. Crédito: Universidad de Cambrige
«Nuestras simulaciones mostraron dónde interactúa el campo eléctrico con la gota de fluido. En nuestros experimentos, luego encontramos una tendencia lineal para un rango de electrolitos medidos en la pantalla táctil», dijo el primer autor Sebastian Horstmann, Ph.D. candidato en IfM. «El sensor se satura a una concentración de aniones de alrededor de 500 micromolar, que puede correlacionarse con la conductividad medida. Esta ventana de detección es ideal para detectar la contaminación iónica en el agua potable».
Una de las primeras aplicaciones de la tecnología podría ser la detección de contaminación por arsénico en el agua potable
El arsénico es otro contaminante común que se encuentra en el agua subterránea en muchas partes del mundo, pero la mayoría de los sistemas de agua municipales lo revisan y lo filtran antes de que llegue a un grifo doméstico. Sin embargo, en partes del mundo sin plantas de tratamiento de agua, la contaminación por arsénico es un problema grave.
«En teoría, podría agregar una gota de agua a su teléfono antes de beberlo, para verificar que sea seguro», dijo Daly.
Por el momento, la sensibilidad de las pantallas de teléfonos y tabletas está ajustada para los dedos, pero los investigadores dicen que la sensibilidad podría cambiarse en cierta parte de la pantalla modificando el diseño del electrodo para optimizar la detección.
«El software del teléfono necesitaría comunicarse con esa parte de la pantalla para entregar el campo eléctrico óptimo y ser más sensible para el ion objetivo, pero esto se puede lograr», dijo la profesora Lisa Hall del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge, quien co -Lideró la investigación. «Estamos ansiosos por hacer mucho más en esto, es solo el primer paso».
Si bien ahora es posible detectar iones utilizando una pantalla táctil, los investigadores esperan desarrollar aún más la tecnología para que pueda detectar una amplia gama de moléculas. Esto podría abrir una amplia gama de posibles aplicaciones sanitarias.
«Por ejemplo, si pudiéramos llevar la sensibilidad a un punto en el que la pantalla táctil pudiera detectar metales pesados, podría usarse para probar cosas como el plomo en el agua potable. También esperamos en el futuro entregar sensores para el monitoreo de la salud en el hogar», dijo Daly.
Por su parte Hall explica que este es un punto de partida para una exploración más amplia del uso de sensores de pantalla táctil en tecnologías móviles y la creación de herramientas que sean accesibles para todos, lo que permite mediciones rápidas y comunicación de datos
Más información: Sebastian Horstmann et al, Detección de pantalla táctil capacitiva: una medida de conductividad de electrolitos, Sensores y actuadores B: Químico (2021). DOI: 10.1016 / j.snb.2021.130318
Fuente: Universidad de Cambridge.
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