近年來，柔性壓力傳感器在監(jiān)測多種生理信號方面取得了顯著進展，如血壓、脈搏波、血糖及血氧等。多數(shù)柔性壓力傳感器主要應用于低于100 kPa的日常活動監(jiān)測中。盡管許多傳感器可以實現(xiàn)中等壓力范圍內(nèi)的高靈敏度，但其性能往往依賴于壓力敏感層的垂直可壓縮性。受壓后，敏感層結(jié)構(gòu)會迅速致密化，導致靈敏度會極速降低至零。然而，在不受限的情景中，柔性傳感器還可能面臨如關節(jié)運動監(jiān)測、足底壓力監(jiān)測以及胎壓監(jiān)測等壓力條件。因此，現(xiàn)有柔性壓力傳感器在超寬壓力檢測范圍內(nèi)保持高靈敏度仍面臨挑戰(zhàn)。

針對現(xiàn)有挑戰(zhàn)，西北工業(yè)大學黃維院士團隊王學文教授課題組提出了基于應變效應的新型壓力傳感器，相關成果發(fā)表在Advanced Materials期刊。柔性電子研究院博士生李玥、西安市紅會醫(yī)院張維杰博士為本文的共同作者，黃維院士、王學文教授為共同通訊作者。

通過調(diào)整柔性超薄導電薄膜和應變誘導微結(jié)構(gòu)的尺寸和模量差異，實現(xiàn)了超寬壓力檢測范圍內(nèi)靈敏度的正向增長。該傳感器在45 Pa至4.1 MPa的壓力范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定的正電阻響應；同時，區(qū)別于經(jīng)典壓阻效應結(jié)構(gòu)，傳感器的靈敏度隨壓力增大由5.22 MPa-1增長至70 MPa-1。這一成果打破了柔性壓力傳感器在高靈敏度和廣泛壓力檢測范圍之間的制約關系，實現(xiàn)了靈敏度和壓力檢測范圍的協(xié)同提升，為寬壓域柔性傳感器設計提供了新的思路。基于上述性能優(yōu)勢，研究團隊將這一傳感器應用在了膝關節(jié)置換手術中步態(tài)周期反饋監(jiān)測和接觸壓力特征捕捉等領域，協(xié)助醫(yī)生在膝關節(jié)置換術中定量分析股骨脛骨壓力、平衡內(nèi)外側(cè)壓力分布并跟蹤股骨運動。這項技術通過柔性電子技術的創(chuàng)新和應用，為疾病預防、早期診斷和治療提供了更準確的數(shù)據(jù)和分析支持。該研究成果有望加速醫(yī)療設備的智能化升級，推動數(shù)字醫(yī)療技術的普及，助力實現(xiàn)健康中國的目標，推動我國醫(yī)療服務向智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡化方向進一步邁進。

來源：傳感器專家網(wǎng)