Medische detectietechnologie heeft de afgelopen jaren grote vooruitgang geboekt, met de ontwikkeling van draagbare apparaten die de hartslag kunnen volgen, brein functie, biomarkers in het zweet en meer. Echter, er is één groot probleem met bestaande draagbare druksensoren:zelfs de geringste hoeveelheid druk, iets zo licht als een strak shirt met lange mouwen over een sensor, kan ze van de baan gooien.

Texas ingenieurs hebben dit probleem opgelost, die het veld al jaren kwelt. En ze deden het door een allereerste hybride detectiebenadering te innoveren waarmee het apparaat eigenschappen kan bezitten van de twee overheersende typen sensoren die tegenwoordig worden gebruikt.

"Het veld van flexibele druksensoren is extreem druk, en na twee decennia kwamen we op een knelpunt omdat niemand de afweging tussen druk en gevoeligheid kon oplossen, " zei Nanshu Lu, een universitair hoofddocent bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek en Engineering Mechanics en de corresponderende auteur van het nieuwe onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Geavanceerde materialen . "Dit is de eerste sensor die een nieuwe hybride modus kan gebruiken om druk te weerstaan ​​zonder een significante afname van de gevoeligheid."

Zachte druksensoren zijn tegenwoordig over het algemeen gemaakt van drie lagen:een vervormbare sensorlaag die is ingeklemd tussen een paar elektroden. Deze sensoren vallen over het algemeen in een van de twee categorieën:piëzo-capacitief en piëzo-resistief.

Lu's team gebruikte een elektrisch geleidende en zeer poreuze nanocomposiet als de sensorlaag en voegde een extra isolerende laag toe aan de sensor, wat het mogelijkheden van beide soorten sensoren gaf. Dankzij deze nieuwe hybride detectie is hij beter bestand tegen druk.

Typische sensoren ervaren een 10-voudige afname in gevoeligheid bij het ervaren van enige druk die verder gaat dan een lichte aanraking. Deze voeler, aangebracht op het voorhoofd van een proefpersoon, was in staat om de druk van een nauwsluitende virtual reality-headset erop te weerstaan ​​met slechts een minimaal verlies aan gevoeligheid. Druk kan niet alleen in veel sensoren een verlies aan nauwkeurigheid veroorzaken, maar het kan het vermogen om een ​​lezing af te leveren afstompen.

"Als we externe druk uitoefenen, de gevoeligheid daalt, maar is nog steeds vergelijkbaar met andere sensoren bij nuldruk, " zei Lu, die ook aanstellingen heeft bij de afdeling Electrical and Computer Engineering, Walker Afdeling Werktuigbouwkunde, Afdeling Biomedische Technologie en het Texas Materials Institute van de UT Austin.

Lu is al lang een pionier op dit detectiegebied, voornamelijk door haar elektronische tattoo-technologie - een reeks apparaten die zo licht en rekbaar zijn dat ze over het hart kunnen worden geplaatst, de hersenen, of de spier gedurende langere perioden met weinig of geen ongemak.

Maar, Lu heeft nog grotere visies op deze sensoren en e-tatoeages. Ze werkt aan manieren om het sensormateriaal om bijna elk object te kunnen wikkelen en het de gevoeligheid van de menselijke huid te geven. De meest voor de hand liggende toepassing is het om robothanden en vingers wikkelen, zodat ze objecten kunnen herkennen door ze aan te raken. Maar er zijn nog veel meer dingen die het zou kunnen doen.

"De toepassingen kunnen onbeperkt zijn, " zei Lu. "Rekbaar, e-skin kan om bijna elk object worden gewikkeld."