Mjuka trycksensorer har fått betydande forskningsuppmärksamhet inom en mängd olika områden, inklusive mjuk robotik, elektronisk hud, och bärbar elektronik. Bärbara mjuka trycksensorer har stor potential för hälsoövervakning i realtid och för tidig diagnos av sjukdomar.

Ett KAIST -forskargrupp ledd av professor Inkyu Park från Institutionen för maskinteknik utvecklade en mycket känslig bärbar trycksensor för hälsoövervakningsapplikationer. Detta arbete rapporterades i Avancerat vårdmaterial den 21 november som omslagsartikel.

Denna teknik kan känsliga, exakt, och kontinuerlig mätning av fysiologiska och fysiska signaler och visar stor potential för hälsoövervakningstillämpningar och tidig diagnos av sjukdomar.

En mjuk trycksensor krävs för att ha hög efterlevnad, hög känslighet, låg kostnad, långsiktig prestationsstabilitet, och miljöstabilitet för att kunna användas för kontinuerlig hälsoövervakning. Konventionella mjuka trycksensorer i fast tillstånd som använder funktionella material inklusive kolnanorör och grafen har visat bra avkänningsprestanda. Dock, dessa sensorer lider av begränsad töjbarhet, signaldrift, och långvarig instabilitet på grund av avståndet mellan det töjbara substratet och de funktionella materialen.

För att övervinna dessa problem, vätsketillståndselektronik som använder flytande metall har introducerats för olika bärbara applikationer. Av dessa material, Galinstan, en eutektisk metallegering av gallium, indium, och tenn, har stora mekaniska och elektriska egenskaper som kan användas i bärbara applikationer. Men dagens flytande metallbaserade trycksensorer har lågtryckskänslighet, begränsa deras tillämplighet för hälsoövervakningsanordningar.

Forskargruppen utvecklade en 3-D-printad styv mikrobump array-integrerad, flytande metallbaserad mjuk trycksensor. Med hjälp av 3D-utskrift, integrationen av en stel mikrobumparray och masterformen för en flytande metallmikrokanal kan uppnås samtidigt, minska tillverkningsprocessens komplexitet. Genom integreringen av den stela mikrobumpen och mikrokanalen, den nya trycksensorn har en extremt låg detektionsgräns och förbättrad tryckkänslighet jämfört med tidigare rapporterade flytande metallbaserade trycksensorer. Den föreslagna sensorn har också en försumbar signaldrift över 10, 000 tryckcykler, böjning, och sträckte sig och uppvisade utmärkt stabilitet när de utsattes för olika miljöförhållanden.

Dessa prestandaresultat gör den till en utmärkt sensor för olika hälsoövervakningsenheter. Först, forskargruppen visade en bärbar armbandsenhet som kontinuerligt kan övervaka ens puls under träning och användas i ett icke-invasivt manschettlöst BP-övervakningssystem baserat på PTT-beräkningar. Sedan, de introducerade ett trådlöst bärbart hältrycksövervakningssystem som integrerar tre 3-D-BLiPS med en trådlös kommunikationsmodul.

Professor Park sa, "Det var möjligt att mäta hälsoindikatorer inklusive puls och blodtryck kontinuerligt samt tryck på kroppsdelar med hjälp av vår föreslagna mjuka trycksensor. Vi förväntar oss att den ska användas i hälsovårdstillämpningar, såsom förebyggande och övervakning av tryckdrivna sjukdomar som trycksår ​​inom en snar framtid. Det kommer att finnas fler möjligheter för framtida forskning inklusive ett övervakningssystem för hela kroppens tryck relaterat till andra fysiska parametrar."