Sensor Vestível de Pressão de Metal Líquido Avançado para Monitoramento Preciso de Saúde

Sensores de pressão macios receberam atenção significativa de pesquisa em uma variedade de campos, incluindo robótica macia, pele eletrônica e eletrônicos vestíveis. Pesquisadores desenvolveram um sensor vestível de pressão altamente sensível capaz de medição sensível, precisa e contínua de sinais fisiológicos e físicos e mostra grande potencial para aplicações de monitoramento de saúde e diagnóstico precoce de doenças.

Um sensor de pressão macio é requerido para ter alta conformidade, alta sensibilidade, baixo custo, estabilidade de desempenho a longo prazo e estabilidade ambiental para ser empregado para monitoramento contínuo de saúde. Sensores convencionais de pressão macia de estado sólido usando materiais funcionais, incluindo nanotubos de carbono e grafeno, mostraram grande desempenho de detecção; no entanto, estes sensores sofrem de elasticidade limitada, deriva de sinal e instabilidade a longo prazo devido à distância entre o substrato elástico e os materiais funcionais.

Para superar estas questões, eletrônicos de estado líquido usando metal líquido foram introduzidos para várias aplicações vestíveis. Dentre estes materiais, Galinstan — uma liga metálica eutética de gálio, índio e estanho — tem ótimas propriedades mecânicas e elétricas que podem ser empregadas em aplicações vestíveis. Mas sensores de pressão baseados em metal líquido atuais têm baixa sensibilidade à pressão, limitando sua aplicabilidade para dispositivos de monitoramento de saúde.

Os pesquisadores desenvolveram um sensor de pressão macio baseado em metal líquido com array de microprotuberâncias rígidas integradas e impresso em 3D. Com a ajuda da impressão 3D, a integração de um array de microprotuberâncias rígidas e o molde mestre para um microcanal de metal líquido puderam ser alcançados simultaneamente, reduzindo a complexidade do processo de fabricação. Através da integração da microprotuberância rígida e do microcanal, o novo sensor de pressão tem um limite de detecção extremamente baixo e sensibilidade à pressão aprimorada comparado a sensores de pressão baseados em metal líquido previamente relatados. O sensor proposto também tem deriva de sinal negligenciável ao longo de 10.000 ciclos de pressão, dobra e estiramento e exibiu excelente estabilidade quando submetido a várias condições ambientais.

Estes resultados de desempenho o tornam um excelente sensor para vários dispositivos de monitoramento de saúde. Primeiro, a equipe de pesquisa demonstrou um dispositivo de pulseira vestível que pode monitorar continuamente o pulso durante exercício e ser empregado em um sistema de monitoramento de pressão arterial não invasivo e sem manguito baseado em cálculos PTT. Então, eles introduziram um sistema de monitoramento de pressão no calcanhar vestível e sem fio que integra três 3D-BLiPS com um módulo de comunicação sem fio.