Sensor Tekanan Wearable Cair Lanjutan untuk Pemantauan Kesehatan yang Akurat
Sensor tekanan lunak telah menerima perhatian penelitian yang signifikan dalam berbagai bidang termasuk robotika lunak, kulit elektronik, dan elektronika wearable. Peneliti telah mengembangkan sensor tekanan wearable yang sangat sensitif yang mampu mengukur sinyal fisiologis dan fisik secara sensitif, akurat, dan kontinu dan menunjukkan potensi besar untuk aplikasi pemantauan kesehatan dan diagnosis dini penyakit.
Sensor tekanan lunak diperlukan untuk memiliki kepatuhan yang tinggi, sensitivitas yang tinggi, biaya rendah, stabilitas kinerja jangka panjang, dan stabilitas lingkungan untuk dapat digunakan untuk pemantauan kesehatan kontinu. Sensor tekanan lunak padat konvensional menggunakan bahan fungsional, termasuk nanotubus karbon dan grafen, telah menunjukkan kinerja sensori yang luar biasa; namun, sensor ini menderita pada fleksibilitas terbatas, drift sinyal, dan ketidakstabilan jangka panjang karena jarak antara substrat yang dapat meregang dan bahan fungsional.
Untuk mengatasi masalah ini, elektronika cair menggunakan logam cair telah diperkenalkan untuk berbagai aplikasi wearable. Dari bahan-bahan ini, Galinstan — logam eutektik dari galium, indium, dan timah — memiliki properti mekanik dan listrik yang bagus yang dapat digunakan dalam aplikasi wearable. Namun, sensor tekanan berbasis logam cair saat ini memiliki sensitivitas tekanan rendah, yang membatasi penerapannya untuk alat pemantauan kesehatan.
Peneliti mengembangkan sensor tekanan lunak berbasis logam cair yang terintegrasi dengan array microbump rigid 3D-print-ed. Dengan bantuan pencetakan 3D, integrasi array microbump rigid dan cetakan master untuk mikrochanel logam cair dapat dicapai secara bersamaan, mengurangi kompleksitas proses manufaktur. Melalui integrasi microbump rigid dan mikrochanel, sensor tekanan baru memiliki batas deteksi yang sangat rendah dan sensitivitas tekanan yang ditingkatkan dibandingkan sensor tekanan berbasis logam cair yang telah dilaporkan sebelumnya. Sensor yang diusulkan juga memiliki drift sinyal yang dapat diabaikan selama 10.000 siklus tekanan, lenturan, dan peregangan dan menunjukkan stabilitas yang baik ketika ditetapkan pada berbagai kondisi lingkungan.
Hasil kinerja ini menjadikannya sensor yang sangat baik untuk berbagai alat pemantauan kesehatan. Pertama, tim penelitian menunjukkan perangkat gelang pergelangan tangan wearable yang dapat memantau nadi seseorang secara kontinu selama berolahraga dan dapat digunakan dalam sistem pemantauan tekanan darah tanpa manchet noninvasif berdasarkan perhitungan PTT. Kemudian, mereka memperkenalkan sistem pemantauan tekanan hak kaki wireless wearable yang mengintegrasikan tiga 3D-BLiPS dengan modul komunikasi nirkabel.
