新型可穿戴防水传感器提高了温度和运动检测的灵敏度、耐磨性

新型可穿戴防水传感器提高了温度和运动检测的灵敏度、耐磨性

用于水下温度和细微运动检测的多孔石墨烯泡沫复合材料双模传感器

设备可用于健康监测并帮助人机交互。

可穿戴传感器——一种用于健康监测和训练人工智能的重要工具——可以是防水的，也可以测量多个刺激，但在将这些因素结合起来的同时保持测量的高精度是很困难的。由宾夕法尼亚州立大学工程科学和力学助理教授 Huanyu Cheng“Larry” 共同领导的研究人员创造了防水的传感器，这是运动监测和承受汗水和各种天气条件的重要特征。可以测量小尺度和大尺度的温度和运动；并且可以连接到远端动脉，例如位于眉毛下方或脚趾中的动脉。

在该期刊 9 月的印刷版发表之前， 该结果现已在《化学工程杂志》上在线提供。

“这三个方面的结合是新颖的：水下应用，检测超小振动和细微运动和温度变化的能力，以及传感器位置的多种选择，例如眉毛或脚趾，”Cheng 说.

Cheng 表示，在手腕以外的位置测量生物特征的能力是传统上应用传感器的地方，这是他的团队在与医生讨论他们的需求后制定的目标。

“医生告诉我们，在一个人失去肢体或手腕周围严重受伤的情况下，他们需要另一种方法来测量血氧和血压，例如，”他说。“能够使用传感器的其他位置不仅对处于这些情况的患者有帮助，而且对从事特定活动的人也有帮助。例如，如果我们想监控建筑工人的指标，将传感器连接到手腕以外的远端动脉可能更实用，并为我们提供更准确的读数。”

新的传感器还能以高灵敏度和准确度检测和测量快速的细微或大运动和温度。

他说：“综合所有这些，我们有一个高度准确、检测范围广的传感器，最重要的是，它是防水的，这使它有别于其他传感器。” “这里的生产方法也更简单，成本更低，因此具有大规模生产的潜力。”

程说，创建新传感器的关键在于材料的组合，特别是导电纳米材料与温度响应水凝胶。

“虽然使用含碳材料制成的多孔石墨烯泡沫对于双重传感性质和可扩展性很重要，但多孔石墨烯泡沫本身是亲水的，”Cheng 说，并解释说石墨烯很容易与水结合，从而改变其分子结构一种不受欢迎的方式。“例如，我们使用这种石墨烯形式的复合材料和硅基复合材料来创造疏水特性，同时仍然保留石墨烯在传感温度方面的优势。”

程说，下一步包括将新传感器应用于临床环境，如阿片类药物过量监测以及职业和言语治疗。未来的另一个应用可能是使用具有解耦传感机制的多模式传感器——这意味着可以独立测量不同的变量，而不仅仅是相互结合——以改善人机交互和协作。