Sensor de presión portátil de metal líquido

Los sensores de presión blanda han recibido una importante atención de la investigación en una variedad de campos que incluyen la robótica blanda, la piel electrónica y la electrónica portátil. Los investigadores han desarrollado un sensor de presión portátil altamente sensible capaz de medir de forma sensible, precisa y continua señales fisiológicas y físicas y muestra un gran potencial para aplicaciones de control de la salud y el diagnóstico temprano de enfermedades.

Se requiere que un sensor de presión suave tenga un alto cumplimiento, alta sensibilidad, bajo costo, estabilidad de rendimiento a largo plazo y estabilidad ambiental para poder emplearse para el monitoreo continuo de la salud. Los sensores de presión suave de estado sólido convencionales que utilizan materiales funcionales, incluidos los nanotubos de carbono y el grafeno, han mostrado un gran rendimiento de detección; sin embargo, estos sensores sufren de capacidad de estiramiento limitada, desviación de la señal e inestabilidad a largo plazo debido a la distancia entre el sustrato estirable y los materiales funcionales.

Para superar estos problemas, se ha introducido la electrónica de estado líquido que utiliza metal líquido para diversas aplicaciones portátiles. De estos materiales, Galinstan, una aleación de metal eutéctico de galio, indio y estaño, tiene excelentes propiedades mecánicas y eléctricas que pueden emplearse en aplicaciones portátiles. Pero los sensores de presión basados ​​en metales líquidos de hoy en día tienen una baja sensibilidad a la presión, lo que limita su aplicabilidad para los dispositivos de control de la salud.

Los investigadores desarrollaron un sensor de presión blanda basado en metal líquido, integrado en una matriz de microbultos rígidos e impreso en 3D. Con la ayuda de la impresión 3D, la integración de una matriz de microbultos rígidos y el molde maestro para un microcanal de metal líquido podría lograrse simultáneamente, lo que reduce la complejidad del proceso de fabricación. A través de la integración del microbulto rígido y el microcanal, el nuevo sensor de presión tiene un límite de detección extremadamente bajo y una mayor sensibilidad a la presión en comparación con los sensores de presión a base de metal líquido informados anteriormente. El sensor propuesto también tiene una desviación de señal insignificante durante 10 000 ciclos de presión, flexión y estiramiento, y exhibió una excelente estabilidad cuando se lo sometió a diversas condiciones ambientales.

Estos resultados de rendimiento lo convierten en un excelente sensor 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 sin manguito y no invasivo basado en cálculos de PTT. Luego, introdujeron un sistema de control de la presión del talón portátil e inalámbrico que integra tres 3D-BLiPS con un módulo de comunicación inalámbrica.