Capteur de pression portable à métal liquide avancé pour surveillance santé précise

Les capteurs de pression souples ont reçu une attention de recherche significative dans une variété de domaines, y compris la robotique souple, la peau électronique et l'électronique portable. Des chercheurs ont développé un capteur de pression portable hautement sensible capable de mesure sensible, précise et continue de signaux physiologiques et physiques et montre un grand potentiel pour les applications de surveillance de la santé et le diagnostic précoce des maladies.

Un capteur de pression souple doit avoir une haute conformabilité, une haute sensibilité, un faible coût, une stabilité de performance à long terme et une stabilité environnementale afin d'être employé pour la surveillance de santé continue. Les capteurs de pression souples à état solide conventionnels utilisant des matériaux fonctionnels, y compris les nanotubes de carbone et le graphène, ont montré d'excellentes performances de détection ; cependant, ces capteurs souffrent d'une extensibilité limitée, de dérive de signal et d'instabilité à long terme en raison de la distance entre le substrat extensible et les matériaux fonctionnels.

Pour surmonter ces problèmes, l'électronique à état liquide utilisant du métal liquide a été introduite pour diverses applications portables. Parmi ces matériaux, le Galinstan — un alliage métallique eutectique de gallium, d'indium et d'étain — a d'excellentes propriétés mécaniques et électriques qui peuvent être employées dans les applications portables. Mais les capteurs de pression à base de métal liquide d'aujourd'hui ont une faible sensibilité à la pression, limitant leur applicabilité pour les dispositifs de surveillance de la santé.

Les chercheurs ont développé un capteur de pression souple à base de métal liquide imprimé en 3D, intégrant un réseau de micro-bosses rigides. Grâce à l'impression 3D, l'intégration d'un réseau de micro-bosses rigides et du moule maître pour un microcanal de métal liquide pourrait être réalisée simultanément, réduisant la complexité du processus de fabrication. Grâce à l'intégration de la micro-bosse rigide et du microcanal, le nouveau capteur de pression a une limite de détection extrêmement faible et une sensibilité à la pression améliorée par rapport aux capteurs de pression à base de métal liquide précédemment rapportés. Le capteur proposé a également une dérive de signal négligeable sur 10 000 cycles de pression, de flexion et d'étirement et a affiché une excellente stabilité lorsqu'il est soumis à diverses conditions environnementales.

Ces résultats de performance en font un excellent capteur pour divers dispositifs de surveillance de la santé. Premièrement, l'équipe de recherche a démontré un dispositif bracelet portable qui peut surveiller en continu le pouls pendant l'exercice et être employé dans un système de surveillance de la pression artérielle non invasif, sans brassard, basé sur des calculs PTT. Ensuite, ils ont introduit un système de surveillance de la pression du talon portable sans fil qui intègre trois 3D-BLiPS avec un module de communication sans fil.