Las capacidades de detección y monitoreo de la salud en tiempo real de los robots requieren electrónica blanda, pero el desafío de usar tales materiales radica en su confiabilidad. A diferencia de los dispositivos rígidos, ser elásticos y flexibles hace que su rendimiento sea menos repetible. La variación en la confiabilidad se conoce como histéresis.
Guiados por la teoría de la mecánica de contacto, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ideó un nuevo material de sensor que tiene significativamente menos histéresis. Esta capacidad permite una tecnología de salud portátil más precisa y detección robótica, publicó en su edición de noviembre el sitio especializado Science Daily.
El equipo de investigación, dirigido por el profesor asistente Benjamin Tee del Instituto de Innovación y Tecnología de la Salud de NUS, publicó sus resultados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Sensor de presión de alta sensibilidad y baja histéresis
Cuando se utilizan materiales blandos como sensores de compresión, generalmente se enfrentan a problemas graves de histéresis. Las propiedades del material del sensor suave pueden cambiar entre toques repetidos, lo que afecta la confiabilidad de los datos. Esto dificulta la obtención de lecturas precisas en todo momento, lo que limita las posibles aplicaciones de los sensores.
El gran avance del equipo de NUS es la invención de un material que tiene una alta sensibilidad, pero con un rendimiento casi libre de histéresis. Desarrollaron un proceso para romper películas delgadas de metal en patrones deseables en forma de anillo en un material flexible llamado polidimetilsiloxano (PDMS).
El equipo integró esta película de metal / PDMS con electrodos y sustratos para un sensor piezorresistivo y caracterizó su desempeño. Llevaron a cabo pruebas mecánicas repetidas y verificaron que su innovación de diseño mejoraba el rendimiento del sensor. Su invento, llamado E-Skin Tactile Resistive Annularly Cracked, o TRACE, es cinco veces mejor que los materiales blandos convencionales.
“Con nuestro diseño único, pudimos lograr una precisión y confiabilidad significativamente mejoradas. El sensor TRACE podría usarse en robótica para percibir la textura de la superficie o en dispositivos de tecnología de la salud portátiles, por ejemplo, para medir el flujo sanguíneo en las arterias superficiales para monitorear la salud aplicaciones “, dijo el Profesor Asistente, Tee, que también lo es en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NUS.
Próximos pasos
El siguiente paso para el equipo de NUS es mejorar aún más la adaptabilidad de su material para diferentes aplicaciones portátiles y desarrollar aplicaciones de inteligencia artificial (IA) basadas en los sensores.
“Nuestro objetivo a largo plazo es predecir la salud cardiovascular en forma de un pequeño parche inteligente que se coloca en la piel humana. Este sensor TRACE es un paso adelante hacia esa realidad porque los datos que puede capturar para las velocidades del pulso son más precisos y también se puede equipar con algoritmos de aprendizaje automático para predecir las texturas de la superficie con mayor precisión “, explicó Tee.
Otras aplicaciones que el equipo de NUS pretende desarrollar incluyen usos en prótesis, donde tener una interfaz de piel confiable permite una respuesta más inteligente.