可穿戴防水傳感器結合了高靈敏度和定位選項

可穿戴傳感器——一種用于健康監測和訓練人工智能的重要工具——可以是防水的，也可以測量多個刺激，但將這些因素結合起來同時保持測量的高精度是很困難的。由賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學助理教授 Huanyu “Larry” Cheng 共同領導的研究人員創造了防水的傳感器，這是運動監測和承受汗水和各種天氣條件的重要特征。可以測量小尺度和大尺度的溫度和運動;并且可以連接到遠端動脈，例如位于眉毛下方或腳趾中的動脈。

研究結果現在可以在《化學工程雜志》上在線獲得，然后在該雜志的 9 月印刷版上發表。

“這三個方面結合起來是新穎的：水下應用，檢測超小振動和細微運動和溫度變化的能力，以及傳感器位置的多種選擇，例如眉毛或腳趾，”Cheng 說.

Cheng 表示，在手腕以外的位置測量生物特征的能力是傳統上應用傳感器的地方，這是他的團隊在與醫生討論他們的需求后制定的目標。

“醫生告訴我們，在一個人失去肢體或手腕嚴重受傷的情況下，他們需要另一種方法來測量血氧和血壓，例如，”他說。“能夠使用傳感器的其他位置不僅對處于這些情況的患者有幫助，而且對從事特定活動的人也有幫助。例如，如果我們想監控建筑工人的指標，它可能更實用，并且為我們提供了更準確的讀數，以便將傳感器連接到手腕以外的遠端動脈。”

新的傳感器還能以高靈敏度和準確度檢測和測量快速的細微或大運動和溫度。

他說：“綜合所有這些，我們擁有一個高度準確、檢測范圍廣、最重要的是防水的傳感器，這使它有別于其他傳感器。” “這里的生產方法也更簡單，成本更低，因此具有大規模生產的潛力。”

程說，創建新傳感器的關鍵在于材料的組合，特別是導電納米材料與溫度響應水凝膠。

“雖然使用含碳材料制成的多孔石墨烯泡沫對于雙重傳感性質和可擴展性很重要，但多孔石墨烯泡沫本身是親水的，”Cheng 說，并解釋說石墨烯很容易與水結合，從而改變其分子結構。一種不受歡迎的方式。“例如，我們使用這種石墨烯形式的復合材料和硅基復合材料來創造疏水特性，同時仍然保留石墨烯在傳感溫度方面的優勢。”

程說，下一步包括將新傳感器應用于臨床環境，如阿片類藥物過量監測以及職業和言語治療。未來的另一個應用可能是使用具有解耦傳感機制的多模式傳感器——這意味著可以獨立測量不同的變量，而不僅僅是相互結合——以改善人機交互和協作。