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新型液態金屬可穿戴壓力傳感器 用于健康監測

2020-01-10 15:46:11 來源:網絡 點擊:536

【大比特導讀】為了克服這些問題,液態金屬的液態電子學被引入到各種可穿戴應用中。在這些材料中,鎵、銦和錫的共晶合金Galinstan具有良好的機電性能,可用于穿戴應用。但如今的液態金屬壓力傳感器具有較低的壓力敏感性,這限制了它們在健康監測設備中的適用性。

壓力傳感器在包括軟機器人、電子皮膚和可穿戴電子等多個領域受到了廣泛的關注。可穿戴軟壓力傳感器在實時健康監測和疾病早期診斷方面具有巨大的潛力。

傳感器

由機械工程系Park Inkyu教授領導的KAIST研究團隊開發了一種用于健康監測的高靈敏度可穿戴壓力傳感器。這項工作在11月21日的《先進醫療材料》雜志上被報道為封面文章。

該技術能夠靈敏、準確、連續地測量生理和物理信號,在健康監測和疾病早期診斷方面具有巨大的應用潛力。

軟壓力傳感器需要具有高合規性、高靈敏度、低成本、長期性能穩定性和環境穩定性,才能用于持續的健康監測。使用碳納米管和石墨烯等功能材料的傳統固態軟壓力傳感器具有良好的傳感性能。然而,由于可拉伸基板和功能材料之間的距離,這些傳感器的可拉伸性有限,信號漂移和長期不穩定。

為了克服這些問題,液態金屬的液態電子學被引入到各種可穿戴應用中。在這些材料中,鎵、銦和錫的共晶合金Galinstan具有良好的機電性能,可用于穿戴應用。但如今的液態金屬壓力傳感器具有較低的壓力敏感性,這限制了它們在健康監測設備中的適用性。

研究小組開發了一種3d打印的剛性微凸陣列集成的、基于液態金屬的軟壓力傳感器。在3d打印技術的幫助下,剛性微凸陣列與液態金屬微通道主模的集成可以同時實現,降低了制造過程的復雜性。通過剛性微凸和微通道的集成,與以前報道的基于液態金屬的壓力傳感器相比,新的壓力傳感器具有極低的檢測限和增強的壓力靈敏度。該傳感器還具有可忽略的信號漂移超過10,000周期的壓力,彎曲和拉伸,并在各種環境條件下表現出良好的穩定性。

這些性能結果使它成為各種健康監測設備的優秀傳感器。首先,研究團隊展示了一種可穿戴的腕帶設備,可以在運動過程中持續監測脈搏,并可用于基于PTT計算的無袖BP無創監測系統。然后,他們引入了一個無線穿戴式鞋跟壓力監測系統,該系統將三個3d光點與一個無線通信模塊集成在一起。

帕克教授說:“我們提出的軟壓力傳感器可以連續測量健康指標,包括脈搏和血壓,以及身體部位的壓力。”我們希望在不久的將來,它能應用于醫療保健領域,如預防和監測壓力引起的疾病,如壓瘡。未來將有更多的研究機會,包括與其他身體參數相關的全身壓力監測系統。”

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