บาคาร่าเว็บตรง เซ็นเซอร์วัดความดันแบบสวมใส่ได้มักใช้ในทางการแพทย์เพื่อติดตามสัญญาณชีพ และในวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อช่วยให้นิ้วมือของกลไกจัดการกับวัตถุที่บอบบาง เซ็นเซอร์ความดันแบบ capacitive แบบอ่อนแบบธรรมดาจะทำงานที่แรงดันต่ำกว่า 3 kPa เท่านั้น ซึ่งหมายความว่าบางสิ่งที่ง่ายอย่างเสื้อผ้ารัดรูปอาจขัดขวางประสิทธิภาพการทำงานได้ ทีมนักวิจัยจาก University of Texas
ได้สร้างเซ็นเซอร์แบบไฮบริดที่ยังคงมีความไวสูง
ในช่วงความดันที่กว้างขึ้น อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถนำไปใช้ในด้านวิทยาการหุ่นยนต์และชีวการแพทย์
เซ็นเซอร์ความดันประเภททั่วไปส่วนใหญ่อาศัยกลไกแบบเพียโซรีซิสทีฟ เพียโซอิเล็กทริก คาปาซิทีฟ และ/หรือออปติคัลในการทำงาน เมื่ออุปกรณ์ดังกล่าวถูกบีบอัด ความต้านทานไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ความจุ หรือการส่งผ่านแสง (ตามลำดับ) จะเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะที่ดีซึ่งสามารถแปลเป็นค่าความดันได้
ความไวสูงและความเสถียรในระยะยาวของเซ็นเซอร์ความดันแบบคาปาซิทีฟทำให้เป็นหนึ่งในประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุด และมักจะรวมอยู่ในเซ็นเซอร์ที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นซึ่งสามารถหุ้มไว้รอบพื้นผิวโค้งได้ เซ็นเซอร์ดังกล่าวได้รับความนิยมในสาขาต่างๆ เช่น อวัยวะเทียม หุ่นยนต์ และไบโอเมตริกซ์ โดยเซ็นเซอร์ดังกล่าวใช้เพื่อสอบเทียบความแข็งแรงของการยึดเกาะของหุ่นยนต์ ตรวจสอบอัตราชีพจรและความดันโลหิต และวัดความดันฝีเท้า อย่างไรก็ตาม การใช้งานที่แตกต่างกันเหล่านี้เกี่ยวข้องกับแรงกดดันที่ค่อนข้างกว้าง: ต่ำกว่า 1 kPa สำหรับผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ของหุ่นยนต์ (e-skin) และการตรวจสอบชีพจร ระหว่าง 1 ถึง 10 kPa สำหรับจัดการวัตถุ และมากกว่า 10 kPa สำหรับความดันโลหิตและความดันฝีเท้า
นาโนคอมโพสิตที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและมีรูพรุนสูงในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยที่นำโดยNanshu Luได้จัดการกับการแลกเปลี่ยนระหว่างความไวของเซ็นเซอร์ความดันแบบ capacitive แบบอ่อนกับช่วงความดันที่จำกัดซึ่งสามารถทำงานได้ อุปกรณ์ที่พวกเขาสร้างขึ้นนั้นใช้นาโนคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูงเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและมีรูพรุนสูงเป็นชั้นตรวจจับ ขณะที่รวมชั้นพิเศษที่ทำหน้าที่เป็นฉนวน
วิธีการนี้ทำให้เซ็นเซอร์มีคุณสมบัติของทั้งเซ็นเซอร์
แบบเพียโซรีซิสทีฟและเพียโซอิเล็กทริก ส่งผลให้อุปกรณ์ไฮบริดมีความไวสูงและช่วงการตรวจจับที่กว้าง อันที่จริง นักวิจัยพบว่าเมื่อพวกเขาใช้เซ็นเซอร์กับหน้าผากของบุคคลแล้วสวมชุดหูฟังเสมือนจริงที่รัดแน่นไว้เหนือศีรษะ เซ็นเซอร์จะสูญเสียความไวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
เซ็นเซอร์ความดัน Nanomesh ช่วยรักษาความรู้สึกสัมผัสของผิวหนังLu กล่าว เซ็นเซอร์ใหม่สามารถพันรอบวัตถุได้เกือบทุกชนิด และสามารถทำเป็นอาร์เรย์สำหรับการทำแผนที่ความดันได้ “การใช้งานที่ชัดเจนที่สุดคือการพันรอบมือและนิ้วของหุ่นยนต์เพื่อให้พวกเขาสามารถจดจำวัตถุโดยการสัมผัสได้” เธอกล่าว “แต่ยังมีสิ่งอื่นอีกมากมายที่สามารถทำได้”
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะแก้ไขปัญหาคอขวดที่ใหญ่ที่สุดต่อไปสำหรับเซ็นเซอร์แรงดัน capacitive แบบอ่อน: การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างการตอบสนองต่อการเปลี่ยนรูปในระนาบและความดันนอกระนาบ “เนื่องจากการตอบสนองคู่กัน เซ็นเซอร์ความดันแบบ soft capacitive แบบเดิมจึงไม่สามารถให้การอ่านค่าความดันที่แม่นยำเมื่อยืดออกในระนาบ” Lu บอกกับPhysics World “การรวมความไวสูงและช่วงการตรวจจับที่กว้างของเซ็นเซอร์ความดันการตอบสนองแบบไฮบริดใหม่สามารถช่วยเอาชนะอุปสรรคระยะยาวนี้ได้”
เครื่องช่วยหายใจที่ผลิตโดยผู้ผลิตรายใหญ่มักมีราคาแพง
และซับซ้อนเกินไปสำหรับประเทศกำลังพัฒนาที่จะซื้อและบำรุงรักษา ดังนั้นส่วนที่มีฐานะยากจนในโลกจำนวนมากจึงเข้าถึงเครื่องช่วยหายใจได้เพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ การออกแบบเครื่องช่วยหายใจใหม่ส่วนใหญ่ที่สร้างขึ้นสำหรับ COVID-19 นั้นอิงจากการผลิตระยะสั้นในกรณีฉุกเฉิน และไม่เหมาะสำหรับการสนับสนุนผู้ป่วยหนักในระยะยาว ซึ่งมีความจำเป็นอย่างยิ่งในประเทศที่มีรายได้ต่ำถึงปานกลางและประเทศเศรษฐกิจเกิดใหม่ ” ฟาน บาเทนเบิร์ก-เชอร์วูด กล่าว
เทคนิคการจัดเก็บข้อมูลภายในส่วนผสมของโมเลกุลของสีย้อมเรืองแสงที่วางบนพื้นผิวอีพ็อกซี่โดยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทได้รับการพัฒนาโดยGeorge Whitesides , Amit Nagarkarและเพื่อนร่วมงานที่ Harvard University ในสหรัฐอเมริกา ทีมงานสามารถเข้ารหัสทั้งข้อความและรูปภาพในรูปแบบจุดสีได้ วิธีการของพวกเขาสามารถให้ข้อดีหลายประการเหนือวิธีการจัดเก็บข้อมูลระดับโมเลกุลที่มีอยู่: รวมถึงความเร็วในการอ่านและเขียนที่สูงขึ้น ต้นทุนและความซับซ้อนที่ต่ำลง
เนื่องจากการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลของเราเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงมีความจำเป็นที่จะต้องคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการที่เราใช้ในการจัดเก็บข้อมูล ในอุปกรณ์ปัจจุบัน การจัดเก็บข้อมูลมักเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสข้อมูลภายในสื่อออปติคัลหรือแม่เหล็ก แต่เทคโนโลยีเหล่านี้มักมีอายุการใช้งานประมาณ 20 ปี และต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการบำรุงรักษา
เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้เริ่มสำรวจความเป็นไปได้ในการจัดเก็บข้อมูลในโมเลกุลเดี่ยวเช่น DNA โดยหลักการแล้ว วิธีนี้จะช่วยให้สามารถจัดเก็บข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งไม่ต้องการพลังงานในการบำรุงรักษา และอาจมีเสถียรภาพเป็นเวลาหลายพันปี อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการปรับขนาดของแนวทางนี้ถูกจำกัดด้วยค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนที่สูง รวมทั้งความเร็วในการอ่านและเขียนที่ช้า
จุดเล็ก ๆ ของสีย้อม
ในการศึกษาของพวกเขา ทีมของ Whitesides ได้พัฒนาเทคนิคทางเลือก โดยพวกเขาเข้ารหัสข้อมูลด้วยสีย้อมเรืองแสงจุดเล็กๆ ที่เกาะบนพื้นผิวอีพ็อกซี่โดยใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท แต่ละจุดสามารถมีสีย้อมที่แตกต่างกันได้ถึงแปดสี และข้อมูลแปดบิตจะถูกเข้ารหัสตามการมีอยู่หรือไม่มีของสีย้อมเหล่านี้ ข้อมูลจะถูกอ่านโดยการส่องสว่างจุดด้วยแสงและใช้เครื่องตรวจจับการเรืองแสงหลายช่องสัญญาณเพื่อตรวจจับว่ามีหรือไม่มีสีที่เกี่ยวข้องกับสีย้อมทั้งแปด
เพื่อแสดงแนวทางของพวกเขา นักวิจัยได้พัฒนาซอฟต์แวร์ที่กำหนดเองเพื่อแปลงอักขระ ASCII (เข้ารหัสเป็นสตริงเลขฐานสองแปดบิต) ให้เป็นรูปแบบจุดสี่เหลี่ยมจัตุรัส ด้วยวิธีนี้ พวกเขาได้เข้ารหัสส่วนแรกของกระดาษน้ำเชื้อในปี 1832 โดย Michael Faraday ซึ่งเป็น ” งานวิจัยเชิงทดลองด้านไฟฟ้า ” ซึ่งมีอักขระมากกว่า 14,000 ตัวลงบนพื้นผิวอีพ็อกซี่ นอกจากนี้ พวกเขาเก็บภาพ JPEG ขนาด 30 kB ของฟาราเดย์โดยใช้รูปแบบเดียวกัน
ทีมงานกล่าวว่าการใช้งานมีการปรับปรุงหลายประการเหนือเทคนิคการจัดเก็บโมเลกุลที่มีอยู่ เนื่องจากซับสเตรตและสีย้อมติดพันธะโควาเลนต์ในกระบวนการพิมพ์ แต่ละจุดสามารถตรึงไว้ที่ตำแหน่งเฉพาะ: ไม่เพียงแต่รับประกันการจัดเก็บข้อมูลที่เชื่อถือได้ในระยะยาว แต่ยังช่วยให้นักวิจัยสามารถกู้คืนข้อมูลได้มากกว่า 99% และอ่านได้ ได้มากถึง 1,000 เท่าโดยไม่สูญเสียความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนส์อย่างมีนัยสำคัญ บาคาร่าเว็บตรง
