Sensor de Presión Portátil de Metal Líquido Avanzado para Monitoreo de Salud Preciso

Los sensores de presión suaves han recibido atención significativa de investigación en una variedad de campos incluyendo robótica suave, piel electrónica y electrónica portátil. Investigadores han desarrollado un sensor de presión portátil altamente sensible capaz de medición sensible, precisa y continua de señales fisiológicas y físicas y muestra gran potencial para aplicaciones de monitoreo de salud y diagnóstico temprano de enfermedades.

Un sensor de presión suave requiere alta flexibilidad, alta sensibilidad, bajo costo, estabilidad de rendimiento a largo plazo y estabilidad ambiental para ser empleado en monitoreo de salud continuo. Los sensores de presión suaves de estado sólido convencionales usando materiales funcionales, incluyendo nanotubos de carbono y grafeno, han mostrado gran rendimiento de detección; sin embargo, estos sensores sufren de extensibilidad limitada, deriva de señal e inestabilidad a largo plazo debido a la distancia entre el sustrato elástico y los materiales funcionales.

Para superar estos problemas, se han introducido electrónicos de estado líquido usando metal líquido para varias aplicaciones portátiles. De estos materiales, Galinstan —una aleación eutéctica de galio, indio y estaño— tiene excelentes propiedades mecánicas y eléctricas que pueden emplearse en aplicaciones portátiles. Pero los sensores de presión basados en metal líquido de hoy tienen baja sensibilidad a la presión, limitando su aplicabilidad para dispositivos de monitoreo de salud.

Los investigadores desarrollaron un sensor de presión suave basado en metal líquido con array de microprotuberancias rígidas integradas e impreso en 3D. Con la ayuda de impresión 3D, la integración de un array de microprotuberancias rígidas y el molde maestro para un microcanal de metal líquido pudo lograrse simultáneamente, reduciendo la complejidad del proceso de fabricación. A través de la integración de la microprotuberancia rígida y el microcanal, el nuevo sensor de presión tiene un límite de detección extremadamente bajo y sensibilidad a la presión mejorada comparado con sensores de presión basados en metal líquido reportados previamente. El sensor propuesto también tiene una deriva de señal insignificante sobre 10,000 ciclos de presión, flexión y estiramiento y exhibió excelente estabilidad cuando se sometió a varias condiciones ambientales.

Estos resultados de rendimiento lo hacen un sensor excelente para varios dispositivos de monitoreo de salud. Primero, el equipo de investigación demostró un dispositivo de pulsera portátil que puede monitorear continuamente el pulso durante el ejercicio y ser empleado en un sistema de monitoreo de presión arterial no invasivo, sin manguito, basado en cálculos PTT. Luego, introdujeron un sistema de monitoreo de presión en talón portátil e inalámbrico que integra tres 3D-BLiPS con un módulo de comunicación inalámbrica.