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韩国开发新传感器 增加穿戴式灵敏度与稳定度

穿戴式装置中的应变传感器必须具有高灵敏度、延展性和低成本,特别用于健康监测的设备应该更注意稳定性。法新社

近几年穿戴式装置市场规模不断成长,不管是智能手表、智能指环或是运动手环等,配戴者都能随时了解自己的心跳、脉搏、睡眠状况与生理健康信息。据了解,装置中的应变传感器(Strain sensor)必须具有高灵敏度、延展性和低成本,特别用于健康监测的设备应该更注意传感器的稳定性。

根据韩国科学技术院(KAIST)官网报导,研究人员开发新型穿戴式装置应变传感器,基于嵌入式纳米碳管(CNT)弹性体的光透射调制。新型传感器能够灵敏、稳定与不间断地测量讯号。

这项研究已刊登《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Applied Materials& Interfaces)杂志上,显示出新型传感器在医疗健康领域的应用潜力,该材料能实时监控细微的人体运动。

纳米碳管是人工合成的最细小管子,与传统材料比较下,具有较高的灵敏度、传递性强。但长期下来稳定性和线性度差,讯号迟滞现象较大。

作为一种替代方法,压电电容式(Piezo-capacitive)应变传感器具有更好的稳定性、更低的迟滞和较高延展性。由于压电电容式应变传感器的灵敏度有限,且周围环境中的导电物体会对传感器产生强烈的电磁干扰,这些传感器仍面临著有待解决的问题。

KAIST机械工程学系Inkyu Park教授指出,光学型可延展应变传感器具有较高的稳定性,因此可以解决传统压阻式(Piezoresistive)与电容式(Capacitive)的局限性。

报导指出,团队根据嵌入式纳米碳管弹性体的透光率变化导入光学可穿戴应变传感器,进一步解决低灵敏度问题。

为了使传感器具有较大的动态范围,研究团队选择Ecoflex作为弹性体材料,拥有柔软的特性,且耐用性较好。经研究结果显示,新型光学传感器的宽动态范围(WDR)为0~400%。

这项研究计画获得韩国国家研究基金会(NRF)的赞助,团队也表示,未来这款传感器将广泛应用于娱乐、仿生软机器人与电子皮肤等。

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