离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

时间:2019-4-9 分享到:

据麦姆斯咨询报道,纸张作为一种易获取、成本低、绝缘、柔软以及便携的材料,长期以来作为化学和生物传感的灵活平台。例如pH试纸、血糖试纸、早孕检测试纸等都是应用十分广泛的生物化学传感器

随着这一领域的持续发展,基于纳米技术的纸基传感器有望成为简易、便携、一次性、低功耗且低成本的传感器件,可在医学、爆炸物和有毒物质检测和环境研究等领域得到普遍应用。由于纸质的纤维结构,可以用功能添加剂对它们进行改性,如碳衍生材料(如碳纳米管和石墨烯)、导电聚合物和金属纳米复合材料等,从而产生新的功能和传感模式。

以往报道的压敏纸以及由它们制成的压力传感器主要基于三种现有的传感机制,即电阻式、电容式和摩擦电式。

“最近,我们引入了一种全新的压力传感机制,称为柔性离电子传感(flexible iontronic sensing,FITS)机制,它通过利用电极和离子表面之间的压力来感应电容变化。”加州大学戴维斯分校教授潘挺睿说道,“值得注意的是,与传统的电阻式和电容式传感方式不同,基于独特FITS机制的离电子压力传感器具有极高的灵敏度和分辨率,而寄生噪声在很大程度上可以忽略不计,因为它的信噪比极高。”

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

a)离电子压力传感纸(ISP)器件的压力响应机制,其中纤维状离子作为离子区域,导电纤维作为导电区域;b)ISP离子区的扫描电子显微镜(SEM)图像;c)离子液体和聚合物基的分子结构说明;d)制备具有“三明治”结构的ISP器件:i)在离子纸上面打印顶部电极;ii)在离子纸的背面打印底部电极;iii)打印粘合图案以整合;iv)折叠以形成“三明治”结构;v)最后进行封装和集成;e)制备具有双层结构的ISP器件:i)在普通纸上打印叉指电极;ii)在设计的区域上打印离子墨水;iii)打印粘合图案以整集成;iv)折叠以形成双层结构;v)最后进行封装和集成。

潘教授和他的合作者在他们的最新论文《一体式离电子传感纸》(发表在《先进功能材料》期刊上)中介绍了一种同时包含离子区域与电极区域的单片离电子纸衬底,可作为一体化柔性传感平台。

潘教授指出:“我们的新型传感纸将离电子感应原理扩展到更具适应性的材料系统,具有直接印刷性、定制可切割性和三维可折叠性,成本低廉,就像普通纸一样。”

现在我们已经可以通过简单的打印、切割、胶合和折叠等纸张特定的操作来构建压力传感平台。由于压力传感器件不再局限于以平面形式构造,所以现在同时也可以用3D压力传感折纸来检测空间压力。

基本上,我们周围的一切和每一个表面都可以用作传感结构,比如在智能玩具、智能包装、健康可穿戴设备、一次性电子产品、壁纸、家具等上,甚至可作为灵活的人机界面。

潘教授说到:“这项技术开创了新的时代,我们所接触到的每样东西都有触觉能力,人们可以通过触摸、按压和拍打与任何物体进行交流,通过视觉、听觉和触觉输入提供全面的人机界面。”

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

a)通过印刷和折叠来制备ISP折纸手环;b)ISP折纸手环可用于脉搏监测;c)由ISP折纸手环收集的脉搏波信号;d)用压敏键盘制备ISP折纸钢琴;e、f)具有力传感功能的ISP折纸钢琴可以检测压力并控制音量。

不过,目前仍存在一些问题需要解决。例如,互连问题:即纸电子器件和信号处理系统之间通过导电胶粘合的电流信号互连仍然不稳定。但是,潘教授团队相信可通过低温焊接和特定的纸质FPC(flexible printed circuit,柔性印刷电路)互连槽解决这个问题。

“对于传感器器件的研究不再仅仅是关于传感元件。电源、信号处理和电子电路等都应该考虑在内,这样的集成装置还应当与皮肤、布料等兼容,无论是在形状、模量还是在功能上。”潘教授总结说道

关键字:压力传感器  离电子传感纸

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2019/ic-news04039459.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:微型光纤压力传感器在医疗领域的优点
下一篇:最后一页

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

微型光纤压力传感器在医疗领域的优点

FISO是将光纤传感器技术引入医疗领域的行业先锋。公司为医疗设备提供最全面的光纤温度传感器以及光纤压力传感器系列。微型光纤压力传感器相比传统的固体导管技术,FISO传感器优势显著:工作长度段的直径可以低至0.5Fr传感器尖端尺寸低至0.8Fr灵活的玻璃纤维能够提供绝佳的传输能力,不会发生和电线一样的扭结现象传感器尖端的前视配备避免测量时出现侧向/血管壁弹跳伪影无金属部件,完全不受射频(RF)、微波(MW)和核磁共振(MRI)系统的干扰专业能力光纤温度探头、压力传感器和信号调节器的设计工程团队具备丰富经验,曾开发数十种产品,适用于经FDA(美国食品和药物管理局)批准的医疗设备配备电子、物理、化学和光学领域的业内专家遵循严格的法规
发表于 2019-04-03

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

ST推出全新防水型MEMS压力传感器

  意法半导体的 LPS33W防水型MEMS压力传感器集化学兼容性、稳定性和精确性于一身,适合健身追踪器、可穿戴设备、真空吸尘器和通用工业感测等各种应用领域。 LPS33W在圆柱形金属封装内涂覆一层粘性灌封胶,IPx8级防水,可耐受盐水、氯、溴、洗涤剂(洗手液、洗发水等)、电子液体和轻工化学品(正戊烷)。封装盖具有高耐腐蚀性,圆柱形外观在需要密封外壳的应用中易于与O形圈配合使用。 意法半导体独有灌封胶配方的独特性质,结合传感器的内置信号调理电路ASIC,确保压力噪声达到同级领先的0.008hPa RMS水平,从而实现出色的测量分辨率。在组装过程中对回流焊应力的敏感性也极低,温漂小于±2hPa
发表于 2019-03-13

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

ST推出低成本消费和工业用防水封装的MEMS压力传感器

意法半导体(ST)近日推出LPS33W防水型MEMS压力传感器结合了化学兼容性、稳定性和准确性,可用于各种应用,如健身应用或其他可穿戴设备,真空吸尘器和通用工业传感等。IPx8级LPS33W由圆柱形金属封装内的粘性灌封胶保护,可承受盐水,氯,溴,洗手液,洗发水,电子液体和轻工业化学品(如正戊烷)等洗涤剂。封装盖提供高耐腐蚀性,圆柱形外形易于在需要密封外壳的应用中使用O形圈。ST专有凝胶配方的独特性能与传感器的内置信号调理ASIC相结合,可确保达到领先的0.008hPa RMS压力噪声,从而实现出色的测量分辨率。组装过程中对回流焊应力的敏感性也极低,漂移小于±2hPa,在72小时内恢复正常精度,恢复速度是其他传感器的两倍多。温度补偿
发表于 2019-03-13

一种用于膀胱内压监测的光纤压力传感器FOP-M260

近年来,腹内压(intra-abdominal pressure,IAP)升高及其对心肺功能、腹内重要脏器(如肾脏、胃肠道)功能的影响已成为重症医学科及外科医生关注的研究课题,腹内压监测也逐渐成为重症患者的监测项目之一,通过膀胱压的监测,及时了解病人腹内压的变化,可以反映诸如多器官功能障碍综合症(M0DS,Multiple organ dysfunct1nsyndrome)等的病情严重程度和指导预后判断,降低并发症的发生,提高危重病人的抢救成功率。目前,临床中对于腹腔压力的监测方法有以下几种:直接测压法,直接测压法是指在腹腔内放置一根导管或粗针头,利用水压计或压力传感器来直接测量腹压,也可以采用腹腔镜气腹机,或者利用植入充气
发表于 2019-02-22

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

压力传感器在无创血压测量中的技术应用

血压(blood pressure,BP)是指血液在血管内流动时作用于单位面积血管壁的侧压力,它是推动血液在血管内流动的动力。在不同血管内被分别称为动脉血压、毛细血管压和静脉血压,通常所说的血压是指体循环的动脉血压,合适的血压是维持人体正常新陈代谢的必要条件。血压作为人体重要的生理参数,是因为血压能够反映出人体心脏和血管的功能状况,因而成为临床上诊断疾病。观察治疗效果、进行预后判断等的重要依据。在临床医学上关于血压的测量,现代血压监测分为有创监测和无创监测。20世纪60年代,电子压力换能器的出现使有创血压监测技术得以在临床上广泛使用。无创监测可进一步细分为间歇性测量和连续性测量。今天工采网小编就来说说压力传感器在无创血压测量中
发表于 2019-01-23

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

光纤压力传感器FOP-M260在心内压评估的应用

在左心室最大输出值和股动脉压最大值,两者呈现良好的线性关系,符合临床实际。此外,在动物实验中偶发的心律失常事件,如早搏、室颤等,也被SEPS实时监测到。综上,该工作是首个基于TENG构建植入式心内压监测器件的研究,进一步拓宽了基于iTENG的传感器的应用场景——从体表、皮下和心包间隙延伸进入心腔,能够获取更深层次的生理信息。该研究具有向医疗器件发展的重要潜力,为微型化植入式自驱动医疗传感器件的研究提供了新的思路。最后推荐一款可以应用到植入式心内压监测器件里的光纤传感器,那就是由工采网从国外进口的光纤压力传感器——FOP-M260,FOP-M260光纤压力传感器是专为医疗领域涉及的小体积,高精度的传感器。完全抗电磁干扰且对人体完全
发表于 2019-01-21

离电子传感纸赋予压力传感器全新“触觉”

版权所有:https://www.shgopi.cn 转载请注明出处