改进的方法有助于监测身体运动和健康
从像脉搏一样微小的广泛身体运动到关节、肌肉和四肢的各种运动,直接放置在皮肤上的可穿戴压力传感器可以以多种方式用于监测健康。其他类型的皮肤传感器可以通过测量皮肤表面的汗液和温度来监测健康指标。
这些功能转化为有用的医疗应用,例如监测帕金森氏病等运动控制疾病、评估运动员的运动,或通过测量皮肤水分来监测身体甚至情绪参数。其他改变游戏规则的皮肤传感设备的例子包括监测自闭症儿童(他们在情绪表达方面有困难)的压力水平的皮肤传感器和可以帮助中风患者恢复运动技能的触觉传感器。
用于压力感应应用的皮肤感应可穿戴设备必须配备电子传感器,可以定位和检测因与人体皮肤接触而产生的各种压力变化。他们还必须能够使用导电材料将这些压力变化转化为可检测信号。
传感器通常由放置在皮肤上的弹性基底层组成,并响应伴随身体运动的压力变化而移动。这些变化被转化为信号,可以被一层与基板紧密接触的导电材料检测到。
在可用的不同类型的压力传感器中,最常用的是压阻式传感器 (PS)。这些导电材料传感器在拉伸时使用电阻变化来测量压力变化。
为了最大限度地提高这些传感器的灵敏度范围,之前已经结合了各种微结构;然而,这些通常涉及复杂的制造程序和昂贵的导电材料。铜纳米线是一种低成本的选择,并表现出卓越的电学、热学和光学特性。然而,它们在环境条件下会受到腐蚀损坏。
Terasaki 生物医学创新研究所 (TIBI) 的合作团队设计了一种简单、可扩展的 PS 制造方法,解决了铜纳米线的耐用性问题,同时还满足了压力传感器广泛的灵敏度要求。
该团队首先开发了一种基于溶液的方法,用氧化石墨烯(GO)涂覆铜纳米线;验证测试证实,这种方法在纳米线上形成了一个均匀、牢固结合的 GO 层,在不牺牲导电性能的情况下有效地保护它们免受腐蚀。此外,该方法允许通过调整反应时间或添加的 GO 量来改变 GO 涂层厚度。