Bioingenjörer från Imperial College London har hittat ett sätt att skapa stretchiga och klämmande mjuka avkänningsenheter genom att binda gummi till elektriska komponenter.

Stretchiga och klämmande mjuka sensorer som kan passa runt kroppsdelar eller klämmas i händerna kan användas för applikationer inklusive sport och rehabilitering efter skada eller stroke. Till exempel, mjuka elektriska kraftsensorer i form av en klämboll skulle kunna övervaka rehabiliteringen av patienter med handskador eller neurologiska störningar.

Även om sådana sensorer har varit under utveckling under lång tid, ingen har kommit ut på marknaden eftersom de inte enkelt kan integreras med elektroniska komponenter, som trådarna, datorchips och batterier som behövs för att samla in, bearbeta och skicka data som sensorn samlar in.

Nu, ett team av forskare från Imperial har uppfunnit ett sätt att binda de stretchiga och klämmande kraftkänsliga mjuka materialen till elektriska komponenter. De har utvecklat en bindning så stark att själva det stretchiga gummit går sönder innan bindningen mellan de två olika materialen gör det.

Deras resultat publiceras i ACS tillämpade material och gränssnitt .

Första författaren Michael Kasimatis, från Institutionen för bioteknik vid Imperial, sa:"Vi hoppas att den här metoden gör det möjligt för oss att göra billiga mjuka sensorer som är pålitliga och bärbara, som kan användas för att övervaka människors hälsa i sina egna hem.

"Sådana sensorer kan kopplas till en mobil enhet, som en smartphone, så att data de genererar enkelt kan bearbetas och lagras i molnet, vilket är viktigt för tillämpningar inom digital sjukvård."

Tidigare, forskare hade försökt binda de kraftkänsliga, ledande gummi med elektriska komponenter som använder lim, som ofta lossnade när man drog, eller använda metallklämmor, som kan slita sönder det stretchiga materialet.

Den nya metoden använder istället små bitar av metallbelagt kisel, som skapar en kemisk bindning med det stretchiga och klämmande gummit. Silikonkontakterna är släta på ena sidan, där de binder till gummit, och urkärnade och pläterade med koppar på andra sidan, så ledningar eller andra elektriska komponenter kan enkelt fästas med konventionella metoder som lödning.

Teamet demonstrerade hur deras bindningsmetod kan motstå påfrestningarna av stretching och testade det även i några prototypsensorer som kunde användas inom sjukvård och rehabilitering.

Till exempel, de skapade en bärbar andningsmonitor, ett benband för träningsövervakning och en klämboll för övervakning av handrehabilitering.

Ledande forskare Dr Firat Güder, från Institutionen för bioteknik vid Imperial, sa:"Efter att framgångsrikt ha demonstrerat hur denna nya bindningsmetod kunde fungera och tillämpas i laboratorieprototyper, vi vill nu ta ut den här tekniken från labbet och göra den tillgänglig för alla."

Teamet letar för närvarande efter partners och finansiärer för att hjälpa till att översätta och utveckla tekniken.

"Monolitiska lödning på nanoporösa Si-Cu-kontakter för töjbara silikonkompositsensorer" av Kasimatis, Michael; Nunez-Bajo, Estefania; Grell, Max; Cotur, Yasin; Barandun, Giandrin; Kim, Ji-Seon; och Guder, Firat, publiceras i ACS tillämpade material och gränssnitt .