Sensor Baru yang Fleksibel dan Sangat Andal

Pemantauan kesehatan real-time dan kemampuan penginderaan robot membutuhkan elektronik lunak, tetapi tantangan dalam menggunakan bahan tersebut terletak pada keandalannya. Menjadi elastis dan lentur membuat kinerja mereka kurang berulang. Variasi dalam keandalan dikenal sebagai histeresis. Dipandu oleh teori mekanika kontak, tim peneliti dari NUS menemukan bahan sensor baru yang memiliki histeresis yang jauh lebih sedikit. Kemampuan ini memungkinkan teknologi kesehatan wearable dan sensor robotik yang lebih akurat.

Ketika bahan lunak digunakan sebagai sensor tekan, mereka biasanya menghadapi masalah histeresis yang parah. Sifat material sensor lunak dapat berubah di antara sentuhan berulang, yang memengaruhi keandalan data. Hal ini menyulitkan untuk mendapatkan pembacaan yang akurat setiap saat, sehingga membatasi kemungkinan penerapan sensor.

Terobosan tim NUS adalah penemuan bahan yang memiliki sensitivitas tinggi, tetapi dengan kinerja yang hampir bebas histeresis. Mereka mengembangkan proses untuk memecahkan film tipis logam menjadi pola berbentuk cincin yang diinginkan pada bahan fleksibel yang disebut polydimethylsiloxane (PDMS).

Tim mengintegrasikan film logam/PDMS ini dengan elektroda dan substrat untuk sensor piezoresistif dan mengkarakterisasi kinerjanya. Mereka melakukan pengujian mekanis berulang dan memverifikasi bahwa inovasi desain mereka meningkatkan kinerja sensor. Penemuan mereka, bernama Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin, atau TRACE, lima kali lebih baik daripada bahan lunak konvensional.

“Dengan desain unik kami, kami dapat mencapai akurasi dan keandalan yang meningkat secara signifikan. Sensor TRACE berpotensi digunakan dalam robotika untuk melihat tekstur permukaan atau dalam perangkat teknologi kesehatan yang dapat dipakai, misalnya, untuk mengukur aliran darah di arteri superfisial untuk aplikasi pemantauan kesehatan,” kata Asisten Profesor Benjamin Tee.

Langkah selanjutnya untuk tim NUS adalah untuk lebih meningkatkan kesesuaian bahan mereka untuk berbagai aplikasi yang dapat dikenakan dan untuk mengembangkan aplikasi kecerdasan buatan (AI) berdasarkan sensor. “Tujuan jangka panjang kami adalah untuk memprediksi kesehatan kardiovaskular dalam bentuk tambalan pintar kecil yang ditempatkan pada kulit manusia. Sensor TRACE ini merupakan langkah maju menuju kenyataan itu karena data yang dapat ditangkapnya untuk kecepatan denyut lebih akurat dan juga dapat dilengkapi dengan algoritme pembelajaran mesin untuk memprediksi tekstur permukaan secara lebih akurat,” jelas Tee.

Aplikasi lain yang ingin dikembangkan oleh tim NUS mencakup penggunaan dalam prostetik, di mana memiliki antarmuka kulit yang andal memungkinkan respons yang lebih cerdas.