পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সের জন্য স্ট্রেন সেন্সর বড় সেন্সিং পরিসরের সাথে উচ্চ সংবেদনশীলতাকে একত্রিত করে

নরম এবং প্রসারিত স্ট্রেন সেন্সর পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্স যেমন মোশন ট্র্যাকিং ডিভাইস এবং শারীরবৃত্তীয় পর্যবেক্ষণ সিস্টেমে ব্যবহারের জন্য অমূল্য। বর্তমানে, তবে, সংবেদনশীলতা এবং সেন্সিং পরিসরের মধ্যে ট্রেড-অফ একটি বড় চ্যালেঞ্জ। স্ট্রেন সেন্সরগুলি যেগুলি ছোট বিকৃতি সনাক্ত করতে সক্ষম সেগুলিকে খুব বেশি প্রসারিত করা যায় না, যখন যেগুলিকে বেশি দৈর্ঘ্যে প্রসারিত করা যায় সেগুলি সাধারণত খুব সংবেদনশীল নয়।

মানুষের শারীরবৃত্তি এবং গতি নিরীক্ষণ করার সময়, ত্বকের স্ট্রেন 1% থেকে 50% এর বেশি হয়। যেমন, পৃথক সেন্সরগুলি সাধারণত সূক্ষ্ম স্ট্রেন (যেমন রক্তের নাড়ি এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের সাথে সম্পর্কিত) এবং বড় স্ট্রেনগুলি (যেমন শরীরের অংশগুলির বাঁকানো) সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। কিন্তু কিছু রোগ নিরীক্ষণের জন্য, একটি একক ডিভাইস ব্যবহার করা পছন্দনীয় হবে। পার্কিনসন রোগে, উদাহরণস্বরূপ, যৌথ নড়াচড়া পরিমাপ করার জন্য যথেষ্ট বড় পরিসর বজায় রেখে ছোট কম্পন নিরীক্ষণ করার জন্য সেন্সরগুলিকে যথেষ্ট সংবেদনশীল হতে হবে।

সত্যিই যা প্রয়োজন তা হল একটি একক সেন্সর যা শরীরের বিভিন্ন অংশের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে এবং মানুষের ত্বকে স্ট্রেনের সম্পূর্ণ পরিসীমা সঠিকভাবে পরিমাপ করতে পারে। এই লক্ষ্যকে সামনে রেখে একটি দল এ উত্তর ক্যারোলিনা স্টেট ইউনিভার্সিটি একটি নরম প্রসারিত প্রতিরোধী স্ট্রেন সেন্সর তৈরি করেছে যা উচ্চ সংবেদনশীলতা, বড় সেন্সিং পরিসীমা এবং উচ্চ দৃঢ়তা প্রদান করে।

"আমরা যে নতুন সেন্সর তৈরি করেছি তা সংবেদনশীল এবং উল্লেখযোগ্য বিকৃতি সহ্য করতে সক্ষম," সংশ্লিষ্ট লেখক ব্যাখ্যা করেছেন ইয়ং ঝু একটি প্রেস বিবৃতিতে. "একটি অতিরিক্ত বৈশিষ্ট্য হল যে সেন্সরটি অত্যন্ত শক্তিশালী এমনকি যখন অতিরিক্ত চাপ দেওয়া হয়, যার অর্থ প্রয়োগ করা স্ট্রেন দুর্ঘটনাক্রমে সেন্সিং পরিসীমা অতিক্রম করলে এটি ভেঙে যাওয়ার সম্ভাবনা নেই।"

সেন্সর, বর্ণিত এসিএস প্রয়োগ উপাদান এবং ইন্টারফেস, বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তন পরিমাপ করে স্ট্রেন পরিমাপ করে। ডিভাইসটি ইলাস্টিক পলিমার পলি (ডাইমেথাইলসিলোক্সেন) এ এমবেড করা একটি সিলভার ন্যানোয়ার নেটওয়ার্ক থেকে তৈরি করা হয়েছে, যার উপরের পৃষ্ঠে একের পর এক যান্ত্রিক কাট রয়েছে, উভয় দিক থেকে পর্যায়ক্রমে।

যখন সেন্সর প্রসারিত হয়, কাটা খোলা টান. এটি বৈদ্যুতিক সংকেতকে বন্ধ ফাটল জুড়ে অভিন্ন তড়িৎ প্রবাহ থেকে উন্মুক্ত ফাটল দ্বারা সংজ্ঞায়িত জিগজ্যাগ পরিবাহী পথ ধরে আরও ভ্রমণ করতে বাধ্য করে। এইভাবে প্রয়োগকৃত স্ট্রেনের অধীনে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। কাটগুলি খোলার ফলে ডিভাইসটিকে তার ব্রেকিং পয়েন্টে না পৌঁছেও যথেষ্ট বিকৃতি সহ্য করার অনুমতি দেয়। "এই বৈশিষ্ট্যটি - প্যাটার্নযুক্ত কাট - যা সংবেদনশীলতাকে ত্যাগ না করে বিকৃতির একটি বৃহত্তর পরিসর সক্ষম করে," প্রথম লেখক বলেছেন শুয়াং উ.

দলটি সেন্সর কর্মক্ষমতার উপর স্লিট গভীরতা, দৈর্ঘ্য এবং পিচের প্রভাবগুলি মূল্যায়ন করার জন্য পরীক্ষা এবং সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ করেছে। অপ্টিমাইজ করা ডিভাইসটি 290.1% এর বেশি সেন্সিং রেঞ্জ সহ 22 ​​এর একটি বড় গেজ ফ্যাক্টর (যান্ত্রিক স্ট্রেনের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের আপেক্ষিক পরিবর্তনের অনুপাত) প্রদর্শন করেছে। এটি ওভারস্ট্রেন এবং 1000 বারবার লোডিং চক্রের জন্যও শক্তিশালী ছিল।

বিল্ডিং ডিভাইস

তাদের নতুন স্ট্রেন সেন্সরের কিছু সম্ভাব্য প্রয়োগ প্রদর্শনের জন্য, ঝু, উ এবং সহকর্মীরা এটিকে পরিধানযোগ্য স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ সিস্টেমে একীভূত করেছেন যা গতির বিভিন্ন স্তর পরিমাপ করে।

প্রথমত, তারা রক্তচাপ নিরীক্ষণের জন্য সেন্সর নিযুক্ত করেছিল, যার জন্য অত্যন্ত উচ্চ সংবেদনশীলতা প্রয়োজন। সেন্সরটি সুরক্ষিত করার জন্য একটি রাবার ব্যান্ড ব্যবহার করে, তারা পালস ওয়েভ সনাক্ত করতে এটি একটি স্বেচ্ছাসেবকের কব্জিতে রেখেছিল - মানুষের ত্বকে সবচেয়ে ছোট স্ট্রেন সংকেতগুলির মধ্যে একটি।

যখন শিরার মধ্য দিয়ে রক্ত ​​পাম্প হয়, তখন সেন্সর প্রান্তটি ব্যান্ড দ্বারা ঠিক জায়গায় থাকে যখন কেন্দ্রটি প্রসারিত হয়, এর উপরের পৃষ্ঠের ফাটলগুলি খুলে দেয়।

গবেষকরা দেখিয়েছেন যে এই সেট আপটি কব্জিতে রেডিয়াল ধমনী থেকে পালস ওয়েভ ক্যাপচার করতে পারে। বাহুর উপরে ব্র্যাচিয়াল ধমনীতে আরেকটি স্ট্রেন সেন্সর স্থাপন করে এবং একই সাথে একটি দ্বিতীয় পালস ওয়েভ রেকর্ড করে, তারা গড় পালস ওয়েভ বেগ পরিমাপ করতে পারে, যা রক্তচাপের গণনা সক্ষম করে।

পরবর্তী উদাহরণে, সেন্সরটি গতির সময় নীচের পিঠে বড় স্ট্রেন নিরীক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, যার শারীরিক থেরাপির জন্য উপযোগিতা রয়েছে। এখানে, গবেষকরা একটি প্রসারিত অ্যাথলেটিক টেপের সাথে সেন্সরকে একত্রিত করেছেন এবং একটি স্বেচ্ছাসেবকের নীচের পিঠে মেরুদণ্ড বরাবর সমান্তরালভাবে দুটি সেন্সর সংযুক্ত করেছেন। তারা সংবেদন সংকেত সংগ্রহ এবং প্রেরণ করার জন্য পিছনে একটি ব্লুটুথ বোর্ড সংযুক্ত করেছে।

একটি বসা সোজা অবস্থান থেকে শুরু করে, বিষয়টি একাধিক নড়াচড়া করে যখন সেন্সর নীচের পিঠের স্ট্রেনগুলি পর্যবেক্ষণ করে। সামনের দিকে ঝুঁকে পড়ার সময়, উভয় সেন্সরই প্রতিরোধ বৃদ্ধির সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়। সামনের দিকে ঝুঁকে পড়ার সময় এবং পাশের দিকে ঝুঁকে থাকার সময়, সংশ্লিষ্ট দিকের সেন্সরটির প্রতিরোধ স্থির ছিল যখন বিপরীত দিকের সেন্সরটি যথেষ্ট পরিমাণে প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখিয়েছিল।

প্রসারিত জৈব ফটোডিওড পরিধানযোগ্য ডিভাইসের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে

অবশেষে, মানব-মেশিন ইন্টারফেসে সেন্সরের ব্যবহার প্রদর্শনের জন্য, গবেষকরা একটি নরম 3D টাচ সেন্সর তৈরি করেছেন যা স্বাভাবিক এবং শিয়ার স্ট্রেস উভয়ই ট্র্যাক করে এবং একটি ভিডিও গেম নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। তারা একটি গ্লাভের আঙুলের ডগায় একটি স্ট্রেন সেন্সর সংহত করেছে যা তখন এক গ্লাস জল উপলব্ধি করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, রোবোটিক্স অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য স্পর্শকাতর সংবেদনের সম্ভাবনা প্রদর্শন করে।

দলটি এখন বায়োমেডিকেল এবং স্পোর্টস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য স্ট্রেন সেন্সর প্রয়োগের অন্বেষণ করছে। "বায়োমেডিকেল অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে স্ট্রোক রোগীদের পুনর্বাসনের সময় আন্দোলনের ধরণগুলি পর্যবেক্ষণ করা," ঝু বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "আমরা সেন্সরগুলির স্কেলযোগ্য উত্পাদন নিয়েও কাজ করছি।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/strain-sensor-for-wearable-electronics-combines-high-sensitivity-with-large-sensing-range/