用于具有高膀胱排尿效率传感-驱动系统的柔性传感器

用于具有高膀胱排尿效率传感-驱动系统的柔性传感器

Soft Sensors for a Sensing-actuation System with High Bladder Voiding Efficiency

传感驱动系统可以帮助失去知觉和肌肉控制力弱的膀胱。在这里，我们通过将一个软而薄的电容传感器与一个基于形状记忆合金的执行器集成来实现高性能的闭环配置，从而推进相关技术。在我们的设计中，使用了能够连续检测膀胱容积的传感器和具有强大排空力的执行器。由于膀胱体积变化过大，先前这种集合阻碍了性能的提高。我们的解决方案集成了传感驱动元件，这些元件与膀胱兼容，但互不干扰，实现了实时的膀胱管理。该系统达到了一个非常理想的排尿目标，即对71%到100%的大鼠膀胱容积的敏感度为0.7μF/升。我们的系统代表了一种有效的排尿解决方案，避免了过度充盈，并代表了膀胱损伤治疗的技术解决方案，为类似的柔性传感器-致动器与其他器官的集成提供了一个模型。

图15. 感知-致动膀胱系统与排尿过程（A） 基于形状记忆合金的集成电容传感器的原理图。（B） 顶部视图扫描电镜（比例尺，500μm）、放大截面扫描电镜（比例尺，100μm）和（嵌入）的褶皱叉指电极（比例尺，50μm）的光学图像。蓝色箭头表示在每个相邻电极上形成的两个褶皱，橙色箭头表示电极之间的间隙。（C）存储、压缩和恢复阶段集成膀胱系统的侧面示意图。放大的示意图显示了两个相邻的电极，它们有一个间隙，在存储阶段，垂直力（F1）和弯曲力（F2）作用于传感器。（D） 大鼠膀胱综合系统排尿阶段示意图。  

F. Arab Hassani1, H. Jin, T. Yokota, et al., Science Advances, 2020, 6(18): eaba0412.

本文来源：中国微米纳米技术学会《新科技快讯》2020年第四期，点击“阅读原文”，查看更多最新科技信息。