Las pantallas táctiles sirven como sensores para la contaminación del suelo o el agua
Investigadores de la Universidad de Cambridge han demostrado cómo se podría usar una pantalla táctil básica 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.
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 llevamos en el bolsillo. La tecnología de pantalla táctil es omnipresente en nuestra vida cotidiana y está cubierta por una cuadrícula de electrodos. Por eso, 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?"
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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. Los expertos 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.
"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, candidato a doctorado 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 aplicación temprana 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, podríamos agregar una gota de agua a nuestro teléfono antes de beberla para verificar que sea segura", 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 ión 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.
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.
Los resultados se publicaron en la revista Sensors and Actuators B. @mundiario
