Продвинутый носимый датчик давления на жидком металле для точного мониторинга здоровья

Мягкие датчики давления получили значительное исследовательское внимание в различных областях, включая мягкую робототехнику, электронную кожу и носимую электронику. Исследователи разработали высокочувствительный носимый датчик давления, способный к чувствительному, точному и непрерывному измерению физиологических и физических сигналов и показывающий большой потенциал для приложений мониторинга здоровья и ранней диагностики заболеваний.

Мягкий датчик давления должен иметь высокую податливость, высокую чувствительность, низкую стоимость, долгосрочную стабильность производительности и экологическую стабильность для использования в непрерывном мониторинге здоровья. Традиционные твердотельные мягкие датчики давления с функциональными материалами, включая углеродные нанотрубки и графен, показали отличную сенсорную производительность; однако эти датчики страдают от ограниченной растяжимости, дрейфа сигнала и долгосрочной нестабильности из-за расстояния между растяжимым субстратом и функциональными материалами.

Для преодоления этих проблем введены жидкостные электроники с использованием жидкого металла для различных носимых применений. Из этих материалов Галинстан — эвтектический металлический сплав галлия, индия и олова — имеет отличные механические и электрические свойства для использования в носимых применениях. Но современные датчики давления на жидком металле имеют низкую чувствительность к давлению, ограничивая их применимость для устройств мониторинга здоровья.

Исследователи разработали 3D-печатный, интегрированный с массивом жестких микровыступов, датчик давления на основе жидкого металла. С помощью 3D-печати интеграция жесткого массива микровыступов и мастер-формы для микроканала жидкого металла могла быть достигнута одновременно, снижая сложность производственного процесса. Через интеграцию жесткого микровыступа и микроканала новый датчик давления имеет экстремально низкий предел обнаружения и повышенную чувствительность к давлению по сравнению с ранее сообщенными датчиками на жидком металле. Предлагаемый датчик также имеет пренебрежимо малый дрейф сигнала за 10 000 циклов давления, изгиба и растяжения и демонстрировал отличную стабильность при различных экологических условиях.

Эти показатели производительности делают его отличным датчиком для различных устройств мониторинга здоровья. Во-первых, исследовательская команда продемонстрировала носимое браслетное устройство, которое может непрерывно мониторить пульс во время упражнений и использоваться в неинвазивной системе мониторинга артериального давления без манжеты на основе расчетов PTT. Затем они представили беспроводную носимую систему мониторинга давления на пятке, интегрирующую три 3D-BLiPS с модулем беспроводной связи.