Ny flydende metal-bærbar tryksensor til sundhedsovervågningsapplikationer

Bløde trykfølere har modtaget betydelig forskningsmæssig opmærksomhed på en række områder, herunder blød robotik, elektronisk hud, og bærbar elektronik. Slidstærke bløde trykfølere har et stort potentiale for sundhedsovervågning i realtid og for tidlig diagnose af sygdomme.

Et KAIST-forskerhold ledet af professor Inkyu Park fra Institut for Maskinteknik udviklede en meget følsom bærbar tryksensor til sundhedsovervågningsapplikationer. Dette arbejde blev rapporteret i Avancerede sundhedsmaterialer den 21. november som forsideartikel.

Denne teknologi er i stand til at følsomme, præcis, og kontinuerlig måling af fysiologiske og fysiske signaler og viser stort potentiale for sundhedsovervågningsapplikationer og tidlig diagnose af sygdomme.

En blød trykføler er påkrævet for at have høj overensstemmelse, høj følsomhed, lavpris, langsigtet præstationsstabilitet, og miljøstabilitet for at kunne anvendes til kontinuerlig sundhedsovervågning. Konventionelle blødtrykssensorer i solid state, der anvender funktionelle materialer, herunder carbon nanorør og grafen, har vist stor sanseydelse. Imidlertid, disse sensorer lider af begrænset strækbarhed, drivende signal, og langvarig ustabilitet på grund af afstanden mellem det strækbare underlag og de funktionelle materialer.

For at overvinde disse problemer, flydende elektronik, der bruger flydende metal, er blevet introduceret til forskellige bærbare applikationer. Af disse materialer, Galinstan, en eutektisk metallegering af gallium, indium, og tin, har store mekaniske og elektriske egenskaber, der kan bruges i bærbare applikationer. Men nutidens flydende metal-baserede tryksensorer har lavtryksfølsomhed, begrænse deres anvendelighed for sundhedsovervågningsudstyr.

Forskergruppen udviklede en 3D-printet stiv mikrobump-array-integreret, flydende metalbaseret blødtrykssensor. Ved hjælp af 3D-udskrivning, integrationen af ​​et stift mikrobump-array og master-formen til en flydende metal-mikrokanal kunne opnås samtidigt, reducere kompleksiteten af ​​fremstillingsprocessen. Gennem integrationen af ​​den stive mikrobump og mikrokanalen, den nye trykføler har en ekstremt lav detektionsgrænse og forbedret trykfølsomhed i forhold til tidligere rapporterede flydende metalbaserede trykfølere. Den foreslåede sensor har også en ubetydelig signaldrift over 10, 000 cyklusser af tryk, bøjning, og strækker sig og udviste fremragende stabilitet, når de blev udsat for forskellige miljøforhold.

Disse præstationsresultater gør den til en fremragende sensor til forskellige sundhedsovervågningsenheder. Først, forskerholdet demonstrerede en bærbar armbåndsenhed, der kontinuerligt kan overvåge ens puls under træning og anvendes i et ikke-invasivt manchetløst BP-overvågningssystem baseret på PTT-beregninger. Derefter, de introducerede et trådløst, bærbart hæltryksovervågningssystem, der integrerer tre 3-D-BLiPS med et trådløst kommunikationsmodul.

Professor Park sagde, "Det var muligt at måle helbredsindikatorer, herunder puls og blodtryk kontinuerligt samt tryk på kropsdele ved hjælp af vores foreslåede bløde tryksensor. Vi forventer, at den bliver brugt i sundhedsapplikationer, såsom forebyggelse og overvågning af de trykdrevne sygdomme som tryksår i den nærmeste fremtid. Der vil være flere muligheder for fremtidig forskning, herunder et helkropstrykmonitoreringssystem relateret til andre fysiske parametre."