Революционный гибкий сенсор обеспечивает непревзойденную надежность для носимого здоровья

Мониторинг здоровья в реальном времени и сенсорные способности роботов требуют мягкой электроники, но проблема использования таких материалов заключается в их надежности. Быть эластичным и гибким делает их производительность менее повторяемой. Вариация надежности известна как гистерезис. Направляясь теорией контактной механики, команда исследователей из NUS придумала новый сенсорный материал, который имеет значительно меньший гистерезис. Эта способность обеспечивает более точные носимые медицинские технологии и роботизированное сенсирование.

Когда мягкие материалы используются как компрессионные сенсоры, они обычно сталкиваются с серьезными проблемами гистерезиса. Материальные свойства мягкого сенсора могут меняться между повторными прикосновениями, что влияет на надежность данных. Это делает трудным получение точных показаний каждый раз, ограничивая возможные применения сенсоров.

Прорыв команды NUS — изобретение материала, который имеет высокую чувствительность, но почти безгистерезисную производительность. Они разработали процесс трещинования металлических тонких пленок в желательные кольцеобразные узоры на гибком материале под названием полидиметилсилоксан (PDMS).

Команда интегрировала эту металл/PDMS пленку с электродами и субстратами для пьезорезистивного сенсора и охарактеризовала его производительность. Они провели повторные механические испытания и подтвердили, что их дизайнерская инновация улучшила производительность сенсора. Их изобретение, названное Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin, или TRACE, в пять раз лучше обычных мягких материалов.

«С нашим уникальным дизайном мы смогли достичь значительно улучшенной точности и надежности. Сенсор TRACE потенциально может использоваться в робототехнике для восприятия текстуры поверхности или в носимых устройствах здоровья, например, для измерения кровотока в поверхностных артериях для приложений мониторинга здоровья», — сказал доцент Бенджамин Ти.

Следующий шаг для команды NUS — дальнейшее улучшение конформности их материала для разных носимых приложений и разработка приложений искусственного интеллекта (AI) на основе сенсоров. «Наша долгосрочная цель — предсказать сердечно-сосудистое здоровье в виде крошечного умного патча, размещенного на коже человека. Этот сенсор TRACE — шаг вперед к этой реальности, потому что данные, которые он может захватывать для скоростей пульса, более точны и также могут быть оснащены алгоритмами машинного обучения для более точного предсказания текстур поверхностей», — объяснил Ти.

Другие приложения, которые команда NUS стремится разработать, включают использование в протезировании, где надежный кожный интерфейс позволяет более интеллектуальный ответ.