近年來，隨著可追蹤脈搏、大腦功能、汗液中的生物標(biāo)志物等的可穿戴設(shè)備的發(fā)展，醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。然而，現(xiàn)有的可穿戴壓力傳感器存在一個大問題：即使是最輕微的壓力，就像傳感器上的緊身長袖襯衫一樣輕，都會使它們偏離軌道。

德克薩斯州的工程師已經(jīng)解決了這個困擾該領(lǐng)域多年的問題。他們通過創(chuàng)新有史以來第一個混合傳感方法來做到這一點，該方法允許設(shè)備擁有當(dāng)今使用的兩種主要類型傳感器的特性。

“柔性壓力傳感器領(lǐng)域非常擁擠，二十年后我們遇到了瓶頸，因為沒有人能夠解決壓力和靈敏度之間的權(quán)衡，”航天工程與工程力學(xué)系副教授盧南樹說。今天發(fā)表在Advanced Materials上的新研究的通訊作者。“這是第一個能夠利用新的混合模式來承受壓力而不顯著降低靈敏度的傳感器。”

今天的軟壓力傳感器通常由三層組成——夾在一對電極之間的可變形傳感層。這些傳感器通常分為兩類——壓電容式和壓阻式。

Lu 的團(tuán)隊利用導(dǎo)電且高度多孔的納米復(fù)合材料作為傳感層，并為傳感器添加了額外的絕緣層，使其具有兩種類型的傳感器的功能。這種新的混合傳感使其能夠更好地承受壓力。

典型的傳感器在承受除輕微觸摸之外的任何壓力時，靈敏度會下降 10 倍。該傳感器應(yīng)用于測試對象的前額，能夠承受佩戴在其上的緊身虛擬現(xiàn)實耳機(jī)的壓力，而靈敏度損失很小。壓力不僅會導(dǎo)致許多傳感器的精度下降，而且會削弱提供讀數(shù)的能力。

“當(dāng)我們施加外部壓力時，靈敏度下降，但在零壓力下仍與其他傳感器相當(dāng)，”盧說，他還在電氣與計算機(jī)工程系、沃克機(jī)械工程系、生物醫(yī)學(xué)工程系任職和 UT Austin 的德克薩斯材料研究所。

Lu 長期以來一直是這個傳感領(lǐng)域的先驅(qū)，主要是通過她的電子紋身技術(shù)——一系列重量輕且可拉伸的設(shè)備，它們可以長時間放置在心臟、大腦或肌肉上，幾乎不需要不適。

但是，Lu 對這些傳感器和電子紋身有著更宏偉的愿景。她正在研究如何讓傳感器材料包裹在幾乎任何物體上，并使其具有人類皮膚的敏感性。最明顯的應(yīng)用是將其包裹在機(jī)器人手和手指上，讓它們能夠通過觸摸來識別物體。但它還能做很多其他的事情。

“應(yīng)用程序可能是無限的，”盧說。“可拉伸的電子皮膚幾乎可以包裹在任何物體上。”