科学家们已经开发出了改进的方法来制造受表皮启发的压力传感器
这些传感器对身体运动具有广泛的灵敏度，从关节和肌肉弯曲到微小的脉搏率
信用:寺崎生物医学创新研究所 从小到脉搏的大范围身体运动，到关节、肌肉和四肢的各种运动，直接放置在皮肤上的可穿戴压力传感器可以以多种方式用于监测健康
其他类型的皮肤传感器可以通过测量皮肤表面的汗液和温度来监测健康指标
这些能力转化为有用的医学应用，例如监测像帕金森病这样的运动控制疾病，评估运动员的运动，或者通过测量皮肤水分来监测身体甚至情绪参数
改变游戏的皮肤感应设备的其他例子包括监测自闭症儿童(情感表达有问题)压力水平的皮肤传感器，以及帮助中风后患者恢复运动技能的触觉传感器
用于压力感应应用的皮肤感应穿戴设备必须具有电子传感器，能够定位和检测通过与人体皮肤接触而获得的各种压力变化
他们还必须能够利用导电材料将这些压力变化转化为可检测的信号
传感器通常由放置在皮肤上的弹性基底层组成，并且响应伴随身体运动的压力变化而移动
这些变化被转换成信号，这些信号可以被与衬底紧密接触的导电材料层检测到
在可用的不同类型的压力传感器中，通常使用压阻传感器
这些导电材料传感器利用拉伸时电阻的变化来测量压力变化
为了最大化这些传感器的灵敏度范围，以前已经结合了各种微结构；然而，这些通常涉及复杂的制造过程和昂贵的导电材料
铜纳米线是一种低成本的选择，具有优异的电学、热学和光学性能
然而，它们在环境条件下容易受到腐蚀破坏
Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)的一个合作团队设计了一种简单、可扩展的PS制造方法，解决了铜纳米线的耐久性问题，同时还满足了压力传感器的广泛灵敏度要求
该团队首先开发了一种基于溶液的方法，用氧化石墨烯(GO)涂覆铜纳米线；验证测试证实，这种方法在纳米线上赋予了均匀、强结合的GO层，这有效地保护了纳米线免受腐蚀，而不牺牲其导电性能
此外，该方法允许通过调节反应时间或添加的GO的量来改变GO涂层的厚度
该团队接下来考虑了传感器基板的微观结构，以最大化其灵敏度范围
他们观察了人类皮肤真皮-表皮界面上被称为默克尔圆盘的压力感受器的结构；这些压力感受器在触觉灵敏度中起着重要作用
他们注意到，这层有纹理的表面，有孔、相互连接的脊和随机的粗糙度，类似于砂纸的表面
这启发他们设计了一种方法，在一张砂纸上模制一层弹性聚合物基底层，将砂纸的粗糙纹理压印到基底层表面
然后对衬底进行化学处理，以增强其与纳米线的结合
接下来，将涂覆有氧化铟锡的铜纳米线的悬浮液喷涂到基底上，并进行热处理，以化学还原或降低氧化铟锡的氧化态，从而增强层之间的粘附力
“我们基于解决方案的保护性涂覆铜纳米线的方法提供了一种简单、可扩展和可调的方法来防止纳米线腐蚀，”第一作者朱博士说
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“我们用于传感器制造的喷涂和成型技术实现了更具可扩展性、高产量和模块化的方法
" 用还原的GO涂覆的铜纳米线(CurGONW) PS进行了机械实验，测试了各种压缩应力水平和速率
由于传感器的弹性和快速响应时间，它在1000次应力循环中保持了总体稳定的电阻测量值
随后的实验表明，可以通过改变纳米线浓度和砂纸粗糙度来调节灵敏度；这些测试还揭示了砂纸粗糙度的上限和纳米线浓度的最佳中等水平
此外，CurGONW PS产生了稳定的电阻测量和灵敏度范围，与目前可用的压力传感器相当
它还显示出优异的透明度(可穿戴传感器所需的透明度)，并且比以前的批量方法需要更少量的还原氧化石墨烯
最后的实验是在人类受试者身上进行的各种皮肤感应身体运动；这些动作包括手指、手腕、二头肌和膝盖的弯曲，以及颈部的扭曲和行走时的动作
还测量了颈动脉搏动、吞咽、手指按压和敲击
所有测量结果均可清晰检测到，漂移和水平与之前独立实验和商业设备的报告结果相当
总之，TIBI团队使用低成本、简单、可扩展、可调和模块化的方法制造了一种有效的压阻压力传感器
由于其基底层的新颖的皮肤启发微结构，该传感器能够精确和高灵敏度地测量宽范围的压力信号
“我们的科学家取得的进步解决了可穿戴皮肤传感在成本、生产和有效性方面的一些挑战，”阿里·哈登霍斯赛尼博士说
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，TIBI董事兼首席执行官
“这些改进的影响可以通过多种方式转化为许多生物医学和商业应用
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