生命健康

柔性触觉传感器

传感器是万物互联时代的关键技术，在人体健康与运动监控、人机交互和远程医疗等领域具有广阔的应用前景。人体活动所产生的压力（如脉搏、肌肉应力、足底压力等）包含大量生理信号，是医疗健康诊断与人体运动监测的重要数据来源。灵敏、精准、快速的获取人体活动产生的压力信号，对于开发医疗健康类可穿戴电子设备和新型人机交互界面具有十分重要的意义。现阶段，刚性传感器虽然具有优异的传感性能，但是难以解决人体穿戴的舒适性问题。而传统的柔性压力传感器基于压阻橡胶制备，虽然已经具有成熟的产业化商品，但是由于传感机理的限制，其敏感度较差（< 0.1 kPa-1），无法满足人体压力信息的精细测量。基于表面微结构的新型柔性压力传感器在过去数年内取得了很大的研究进展。相比于压阻橡胶类传感器，其敏感度有了显著的提高（10-100 kPa-1）。但是，目前该类型传感器的线性测量范围一般较小（<10 kPa），且制备方法还只能局限于实验室规模，无法形成规模化以满足产业化需求。

我们通过工业级三维打印的方式构建表面微结构，实现了兼具高敏感（55 kPa-1）和宽线性范围（>100 kPa）的柔性触觉传感器，其性能明显优于传统柔性压力传感器，并且制备方法适合于大面积、规模化生产，能够实现具有优异性能的新一代柔性触觉传感器。基于新型柔性触觉传感器可开发可穿戴脉诊仪、监测呼吸的腰带、记录人体运动方式的足底感应垫、具有跟随与预判运动功能的义肢等智能电子设备。

图1 人体健康与运动监测

图2 应用领域拓展