據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的研究人員合成了一種新材料，解決了制造可穿戴傳感器過程中最困難的問題之一：壓力問題。研究人員表示，盡管可穿戴“機(jī)電轉(zhuǎn)換”傳感器對改善健康監(jiān)測和非現(xiàn)場護(hù)理應(yīng)用至關(guān)重要，但檢測范圍窄、無法同時感知靜態(tài)/動態(tài)壓力以及耐久性差等問題限制了其實用性。

為了解決這一問題，研究人員開發(fā)了一種全織物壓力傳感器，對從細(xì)微的心跳到人體姿態(tài)的廣泛壓力范圍內(nèi)都具有高靈敏度。這項研究成果已經(jīng)以“Humidity-Resistant, Broad-Range Pressure Sensors for Garment-Integrated Health, Motion, and Grip Strength Monitoring in Natural Environments”為題發(fā)表于Advanced Materials Technologies。

馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分?；瘜W(xué)和化學(xué)工程教授Trisha L. Andrew表示：“將這種可穿戴傳感器嵌入舒適的衣物，可以在很長一段時間內(nèi)持續(xù)監(jiān)測用戶的身體運(yùn)動和生命體征。從而為臨床醫(yī)生提供精細(xì)的數(shù)據(jù)，以便遠(yuǎn)程檢測疾病或生理問題。”

獲取這些信息的一種方法是利用微型“機(jī)電轉(zhuǎn)換”傳感器，將身體運(yùn)動轉(zhuǎn)換為電信號（例如當(dāng)用戶把手放在胸前時可以感受到微弱脈沖）。但是，如果運(yùn)動過大，例如傳感器佩戴者擁抱或趴著打盹，增加的壓力會使傳感器不堪重負(fù)，從而中斷數(shù)據(jù)流，因此，此前的傳感器無法連續(xù)監(jiān)測人體的自然活動。

為了解決這個問題，研究人員開發(fā)了一種基于材料突破的寬量程傳感器，即使在日常擁抱，甚至倚靠、坐于其上或擠壓時，該傳感器都能保持工作。研究人員表示，其秘密在于采用了PEDOT-Cl（p-摻雜的聚3,4-亞乙基二氧噻吩）等壓電材料，對服裝面料進(jìn)行蒸汽印花。

利用該方案，即使是心跳等最微弱的身體運(yùn)動，也會導(dǎo)致離子在整個傳感器中重新分布。亦即它們可以將人體各種機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)化為電信號，然后對其進(jìn)行監(jiān)控。

研究人員表示，他們開發(fā)的這種傳感器是第一個能夠?qū)崟r監(jiān)測敏感目標(biāo)人群的織物傳感器，例如，從工業(yè)環(huán)境中承受較大壓力的工人到兒童和康復(fù)患者。

該方案的獨特優(yōu)勢在于，這種全織物傳感器可以嵌入穿著舒適、寬松的衣服，而不是傳統(tǒng)貼附在皮膚上或嵌入緊身衣物，這使得傳感器更容易收集長期數(shù)據(jù)，例如心跳、呼吸、關(guān)節(jié)運(yùn)動、發(fā)聲、步數(shù)和握力等。

審核編輯：劉清