آجاک - acak آینده پژوهی

سنسور نانویی جدید، ابزار همه کاره پایش بدن از ضربان قلب تا حرکت مفاصل

سنسور نانویی جدید، ابزار همه کاره پایش بدن از ضربان قلب تا حرکت مفاصل

به گزارش آجاک، محققان دانشگاه پکینگ با استفاده از نانولوله های کربنی، سنسوری انعطاف پذیر توسعه داده اند که می تواند نیروها و تغییرشکل ها را در چند جهت تشخیص دهد؛ قابلیتی که نویدبخش نسل جدیدی از ابزارهای پوشیدنی، روبات های هوشمند و دستگاههای پایش سلامت است.


به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در سالهای اخیر، توسعه سنسورهای الکترونیکی انعطاف پذیر و کوچک، دریچه ای تازه به دنیای تجهیزات پوشیدنی و پزشکی باز کرده است.
حسگرهای کششی، بخصوص در تشخیص حرکات بدن، ضربان قلب و دیگر سیگنال های زیستی کاربرد وسیعی یافته اند. اما بیشتر این حسگرها تنها توانایی شناسایی تغییر شکل در یک جهت را دارند، که استفاده آنها را در موقعیت های پیچیده محدود می کند.
در همین راستا، گروهی از محققان در دانشگاه پکینگ (Peking University)، موفق به ساخت سنسور کششی پیشرفته ای شده اند که با استفاده از نانولوله های کربنی، می تواند تغییرشکل ها را در چندین جهت به شکل دقیق تشخیص دهد. یافته های این پژوهش در مجله ACS Sensors انتشار یافته است.
حسگرهای چندجهته همواره یکی از اهداف بلندپروازانه در حوزه الکترونیک پوشیدنی بوده اند. دکتر «یونگشنگ یانگ» (Yongsheng Yang)، «چینچی رن» (Qinqi Ren) و همکارانشان در مقاله خود می نویسند: «امروزه بیشتر حسگرها تنها توانایی تشخیص حرکت در یک جهت را دارند و از تحلیل تغییرشکل های چندجهته در دنیای واقعی ناتوان اند. ساخت یک سنسور واحد که بتواند این وظیفه را انجام دهد، همواره خواسته ای بزرگ و چالشی دشوار بوده است.»
برای ساخت این سنسور پیشرفته، این تیم تحقیقاتی ابتدا نانولوله های کربنی عمودبرسطح را روی ویفری از جنس سیلیکون رشد دادند. سپس با یک فرایند نوآورانه معروف به «غلتاندن در یک مرحله» این ساختار نانولوله ای را به بستری انعطاف پذیر از جنس اکوفلکس (Ecoflex) منتقل کردند.
طراحی الگوی نانولوله ها و نحوه غلتش سبب شکل دهی مسیرهای رسانای متفاوت در جهات مختلف شد. این مسیرها امکان تشخیص جهت های متعدد تغییر شکل مکانیکی را فراهم می کنند.
در آزمون های انجام شده، سنسور جدید توانست عملکرد بسیار دقیقی از خود نشان دهد:
محدوده عملکرد وسیع: از صفر تا ۱۲۰٪ تغییر طول
حساسیت بالا: ضریب گیج (Gauge Factor) برابر با ۱۲۶.۶
پاسخ دهی سریع: تنها ۶۴ میلی ثانیه
پایداری بالا: بیشتر از ۴۰۰۰ چرخه کشش در شرایط ۴۰٪ تغییر شکل
این خصوصیت ها باعث می شود سنسور مذکور قابلیت تشخیص حرکات ظریف بدن تا تغییرشکل های شدید را داشته باشد و از حرکت انگشتان گرفته تا کشش مفاصل یا حتی نشانه های فیزیولوژیکی همچون ضربان قلب یا تنفس را بتوان با آن رصد کرد.
کاربردهای این سنسور منحصر به پایش سلامت نیست. طبق گزارش انتشار یافته، این فناوری پتانسیل بالایی جهت استفاده در رابط های تعامل انسان و ماشین (HCI)، روبات های هوشمند و اندام مصنوعی، ساعتهای هوشمند و ردیاب های تناسب اندام و پایش سلامت بیماران در محل (In-situ monitoring) را دارد و می تواند گامی مهم در شخصی سازی تجهیزات پزشکی، بهبود عملکرد پروتزها و طراحی روبات های حساس به حرکت باشد.


1404/02/17
09:41:25
0.0 /5
20
تگها: الكترونیك , پزشكی , پژوهش , تجهیزات
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)

تازه ترینهای مرتبط
نظرات بینندگان در این باره
لطفا شما هم نظر دهید
= ۴ بعلاوه ۵
لینک دوستان آجاك
آجاک : آینده پژوهی