Kapka tekutiny jako základ snímače tlaku

Helena Vrecková  |  Věda

Miniaturní flexibilní senzor se při činnosti plně spoléhá na kapku tekutiny. Umožní to lékařům „vnímavější“ dotek?

Práce lékařů mnohdy spočívá v odhalování nemocí jen z drobných náznaků. Nestačí však jen určit důvod obtíží, ale také eliminovat jejich původce. V některých případech by lékařům pomohla například větší citlivost při doteku.

Pod dotekem snímače tlaku

Pokud mluvíme o větší citlivosti při doteku, myslíme tím zvýšení schopnosti měřit pevnost tkání a usnadnění odhalování nádorů. Vědci z univerzity v Kalifornii (UC Davis), pod vedením Tingrui Pana, profesora biomedicínského inženýrství, pracovali na vytvoření flexibilního snímače tlaku, který by lékařům toto měření umožnil.

Základem senzoru je kapka elektrolytu uzavřená mezi dvě pružné membrány s vodivým povlakem. Membrány jsou z látky PDMS (polydimethylsiloxan – organický silikonový polymer), která se může chovat jako kapalina (při vyšších teplotách) nebo jako guma. Vědci museli upravit povrch senzoru, aby se kapky uvnitř membrán opakovaným stlačováním nedeformovaly. To se jim povedlo i bez toho, že by nějakým způsobem ovlivnili meziplošnou kapacitu – schopnost vodiče uchovat elektrický náboj.

Flexibilní senzor (Foto: UC Davis)
Flexibilní senzor (Foto: UC Davis)

Zpočátku měli vědci problém s neustálým vypařováním kapaliny. To naštěstí brzy vyřešili použitím směsi glycerolu a elektrolytů s dlouhodobou stabilitou. Vytvořené čidlo pak slouží jako elektrický kondenzátor (dočasně uchovává elektrický náboj). Při stisknutí je kapka vytlačována přes vodivé elektrody a zvyšuje jeho kapacitu. Tlakový senzor tedy i přes jednoduchost svého složení dosahuje podle vědců dobrých výsledků v mechanicko-elektrické citlivosti i rozlišení.

Senzory v rukavicích

Než však vědci vytvořili první funkční model, zabývali se nejdříve teoretickými analýzami a experimenty s velikostí kapek a rozměry komor, aby zjistili celkovou citlivost snímače a mohli jej dále vylepšovat. Vědci museli také počítat s vlivy prostředí, které mohou ovlivňovat chování senzoru a tím i jeho citlivost. Po všech těchto testech a maximální optimalizaci citlivosti senzoru vědci postavili první funkční model.

Senzory by se mohly uplatnit u rukavic pro lékaře, kde by zvyšovali citlivost na různou pevnost tkání.
Senzory by se mohly uplatnit u rukavic pro lékaře, kde by zvyšovaly citlivost na různou pevnost tkání.

Nově sestavený senzor byl úspěšně použit k měření krevního tlaku na povrchu kůže lidského krku. Vědecký tým vidí uplatnění senzoru například v rukavicích pro lékaře, které by jim umožnily zvýšit citlivost při měření pevnosti tkání a odhalování nádorů. Senzor by mohl být dále využit v kontaktních čočkách, které by byly schopné měřit nitrooční tlak, aniž by snižovaly schopnost vidět.

Tip: Abstrakt k výzkumu si můžete přečíst zde.

Nejčtenější