可穿戴式传感器已在诸多领域中广泛应用

可穿戴电子设备领域已增加了对柔性和可拉伸电子系统的研究。

尽管在传统的基于CMOS的组件领域中数十年的工作价值导致了极大的小型化，但这些设备仍然脆弱且不灵活。尽管可以将它们放置在柔性PCB基板上以实现一定程度的灵活性，但该解决方案不会很快实现真正与人体贴合的设备。

因此，全球的研究人员和设计工程师一直在寻找在设备级别创建完全灵活的电子组件的不同方法，特别是可穿戴式传感器，这些传感器在一系列消费，工业，国防和医疗技术中具有多种有用的应用。

“可拉伸”式传感器

可拉伸的物理传感器存在一个固有的问题——弹性。当可伸缩传感器的弹性太强且延伸得太远时，不必要的相互作用会导致在一个轴上进行测量，而在另一个轴上产生误差。这可能会阻碍高级电气系统（如可穿戴设备和软机器人）的关键开发的进展。

例如，完全正常且规则的运动（例如肘部或膝盖的弯曲）足以将传感器推到其结构完整性之外。这会在压力运动测量中产生很大的误差，并使传感器无法同时测量压力和应变。

压力传感器（换能器）通过使用恒定面积的传感元件来工作，并对流体压力施加到其上的力做出响应。施加的力使换能器的膜片偏转，然后对其进行测量并将其转换为电输出。

如果换能器的一根轴偏离了足够大的倍数（例如，因为它已经被拉伸得太远了），这将导致读数不准确，因为压力（P）是用力（F）除以面积（A）来计算的， P = F / A。

在消费者可穿戴设备中，这些不准确之处将给用户带来烦恼。在医疗或安全至关重要的应用中，它们可能很危险。

使传感器具有柔性

日本横滨国立大学（YNU）的研究人员声称找到了一种解决该问题的方法，提出了一种“压力传感器和应变传感器的整体阵列”，该传感器能够同时独立地检测运动的力和弯曲变形。

研究人员使用两种不同的材料（一种软材料和一种硬材料）来保护传感器伸展和准确测量运动的能力。将硬硅树脂（PDMS）沿着电极放置在阵列上方，并且在每个放置的核心处，他们都放置了可感知压力的柔软的多孔硅树脂。

YNU工程学院副教授Hiroki Ota表示：压力感应元件周围的PDMS可以防止在产生的设备张力期间元件发生大的变形。

PDMS核心处的柔软的多孔硅压力中心受PDMS的硬壳保护。这样就可以测量压力，而不会超出可靠的误差范围。它还允许传感器测量压力和应变，这是运动的独立因素。

通过可弯曲传感器了解人体运动

映射阵列矩阵中的列电极和行电极的电阻低于压力传感器的电极。这种基板和电极电阻的控制可以防止器件的拉伸变形影响压力感测。

可拉伸阵列中的电极可以以比检测压力所需的速率更低的速率测量应变，这使得能够独立感测压力和应变。

研究人员计划将他们的传感器应用于物理键盘，并将其安装到人体上。他们说，这种键盘将能够随着身体弯曲而仍能检测到指尖的压力。他们还希望使用传感器进一步了解人手的触摸和运动。
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