Sensor de pressão vestível de metal líquido

Sensores de pressão suave receberam atenção significativa de pesquisa em uma variedade de campos, incluindo robótica suave, pele eletrônica e eletrônicos vestíveis. Os pesquisadores desenvolveram um sensor de pressão vestível 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 suave deve ter alta conformidade, alta sensibilidade, baixo custo, estabilidade de desempenho a longo prazo e estabilidade ambiental para ser empregado no monitoramento contínuo da saúde. Sensores convencionais de pressão suave de estado sólido usando materiais funcionais, incluindo nanotubos de carbono e grafeno, mostraram ótimo desempenho de detecção; no entanto, esses sensores sofrem de estirabilidade limitada, desvio de sinal e instabilidade a longo prazo devido à distância entre o substrato esticável e os materiais funcionais.

Para superar esses problemas, a eletrônica de estado líquido usando metal líquido foi introduzida para várias aplicações vestíveis. Desses materiais, o Galinstan — uma liga metálica eutética de gálio, índio e estanho — tem ótimas propriedades mecânicas e elétricas que podem ser empregadas em aplicações vestíveis. Mas os sensores de pressão à base de metal líquido de hoje têm baixa sensibilidade à pressão, limitando sua aplicabilidade para dispositivos de monitoramento de saúde.

Os pesquisadores desenvolveram um sensor de pressão suave à base de metal líquido, impresso em 3D e integrado à matriz de microbump rígido. Com a ajuda da impressão 3D, a integração de uma matriz de microbump rígido e o molde mestre para um microcanal de metal líquido pode ser alcançada simultaneamente, reduzindo a complexidade do processo de fabricação. Através da integração do microbump rígido e do microcanal, o novo sensor de pressão tem um limite de detecção extremamente baixo e sensibilidade de pressão aprimorada em comparação com os sensores de pressão baseados em metal líquido relatados anteriormente. O sensor proposto também tem um desvio de sinal insignificante ao longo de 10.000 ciclos de pressão, flexão e alongamento e exibiu excelente estabilidade quando submetido a várias condições ambientais.

Esses resultados de desempenho o tornam um excelente sensor para vários dispositivos de monitoramento de integridade. Primeiro, a equipe de pesquisa demonstrou um dispositivo de pulseira vestível que pode monitorar continuamente o pulso durante o exercício e ser empregado em um sistema de monitoramento de pressão arterial não invasivo e sem manguito com base em cálculos de PTT. Em seguida, 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.