Diseño de un conector electromecánico para electrodos de grafeno

Abstract

Los dispositivos médicos portátiles han evolucionado significativamente, facilitando el monitoreo continuo, la recolección de datos en tiempo real y la atención personalizada de los pacientes. Para mantener este avance, es fundamental integrar nuevos materiales que ofrezcan biocompatibilidad, flexibilidad, bajo costo y facilidad de fabricación, características que presenta el grafeno inducido por láser (LIG). Este material genera oportunidades para el desarrollo de sensores, biosensores y electrodos más eficientes y accesibles en aplicaciones biomédicas. Sin embargo, existen limitaciones técnicas, especialmente en la interconexión eléctrica del LIG con los sistemas electrónicos, ya que los conectores comerciales disponibles no están diseñados para sus propiedades particulares, haciéndolos costosos y poco fiables en condiciones clínicas, lo que limita su implementación práctica en entornos como la atención médica. El proyecto desarrolló un conector electromecánico modular basado en tecnología pogo pin, diseñado para su integración con electrodos de grafeno inducido por láser (LIG). El conector y los electrodos fueron modelados en Autodesk Fusion 360, fabricados mediante impresión 3D en material PLA+ y corte láser sobre láminas de Kapton de 75 μm. El sistema completo fue sometido a ensayos eléctricos y mecánicos, alcanzando una precisión promedio del 99.46% y manteniendo una conductividad estable entre 2.47 y 2.51 V durante 1000 ciclos de medición. Estos resultados demuestran la reproducibilidad del LIG, la efectividad del diseño electromecánico y la viabilidad del sistema para aplicaciones biomédicas, constituyendo una base sólida para el desarrollo de futuros dispositivos portátiles de monitoreo y biosensado.

Portable medical devices have evolved significantly, facilitating continuous monitoring, real-time data collection, and personalized patient care. To maintain this progress, it is essential to integrate new materials that offer biocompatibility, flexibility, low cost, and ease of manufacture, characteristics that laser-induced graphene (LIG) possesses. This material creates opportunities for the development of more efficient and accessible sensors, biosensors, and electrodes in biomedical applications. However, there are technical limitations, especially in the electrical interconnection of LIG with electronic systems, as commercially available connectors are not designed for its particular properties, making them costly and unreliable in clinical conditions, which limits their practical implementation in environments such as healthcare. The project developed a modular electromechanical connector based on pogo pin technology, designed for integration with laser-induced graphene (LIG) electrodes. The connector and electrodes were modeled in Autodesk Fusion 360, manufactured using 3D printing in PLA+ material, and laser cut on 75 μm Kapton sheets. The complete system underwent electrical and mechanical testing, achieving an average accuracy of 99.46% and maintaining stable conductivity between 2.47 and 2.51 V over 1000 measurement cycles. These results demonstrate the reproducibility of the LIG, the effectiveness of the electromechanical design, and the viability of the system for biomedical applications, providing a solid foundation for the development of future portable monitoring and biosensing devices.