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Highly sensitive flexible modulus sensor for softness perception and clinical application

可穿戴计算机 模数 材料科学 电容 电容感应 压力传感器 灵敏度(控制系统) 稳健性(进化) 声学 计算机科学 生物医学工程 电子工程 电气工程 机械工程 工程类 复合材料 化学 物理 嵌入式系统 电极 生物化学 基因 物理化学
作者
Qiang Zou,Fengrui Yang,Yaodong Wang
出处
期刊:Journal of Micromechanics and Microengineering [IOP Publishing]
卷期号:32 (3): 035004-035004 被引量:3
标识
DOI:10.1088/1361-6439/ac49a2
摘要

Abstract The wearable sensors for softness measuring are emerging as a solution of softness perception, which is an intrinsic function of human skin, for electronic skin and human-machine interaction. However, these wearable sensors suffer from a key challenge: the modulus of an object can not be characterized directly, which originates from the complicated transduction mechanism. To address this key challenge, we developed a flexible and wearable modulus sensor that can simultaneously measure the pressure and modulus without mutual interference. The modulus sensing was realized by merging the electrostatic capacitance response from the pressure sensor and the ionic capacitance response from the indentation sensor. Via the optimized structure, our sensor exhibits high modulus sensitivity of 1.9 × 10 2 in 0.06 MPa, a fast dynamic response time of 100 ms, and high mechanical robustness for over 2500 cycles. We also integrated the sensor onto a prosthetic hand and surgical probe to demonstrate its capability for pressure and modulus sensing. This work provides a new strategy for modulus measurement, which has great potential in softness sensing and medical application.
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