Compuestos poliméricos conductores (CPC). Manufactura y uso de sensores basados en CPC para aplicaciones biomédicas
Conductive polymer composites (CPC). manufacturing and use of CPC-based sensors for biomedical applications
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Resumen
Tradicionalmente las mediciones de fuerza en aplicaciones industriales
se han efectuado empleando celdas de carga. Dichos dispositivos
emplean galgas extensiométricas instaladas sobre mecanismos
metálicos deformables, motivo por el cual las celdas de carga resultan
voluminosas, pesadas y costosas para ser integradas en aplicaciones
biomédicas que requieren efectuar lecturas de fuerzas de una forma no
invasiva. Como respuesta a esta necesidad han surgido los compuestos
poliméricos conductores (CPC), los cuales se construyen mezclando
polímeros aislantes con nanopartículas conductoras. Al ser sometidos a
estrés mecánico, la separación promedio interpartícula se reduce y, por
ende, la resistencia eléctrica del compuesto es modificada siguiendo los
modelos de tunelamiento cuántico. En el presente artículo se describe
el proceso de manufactura de un sensor de deformación empleando
el polímero polidimetilsiloxano (PDMS) y nanopartículas conductoras.
Finalmente, se describen algunas aplicaciones de los CPC en los campos
de la instrumentación biomédica y la robótica, entre los que destacan
la detección y medición de lesiones en miembros inferiores mediante
plantillas plantares y el uso de las pieles robóticas en manipuladores
industriales para la exploración en entornos no estructurados.
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Referencias (VER)
Canavese, G.; Stassi, S.; Fallauto, C.; Corbellini, S.; Cauda, V.; Camarchia, V.; Pirola, M. & Pirri, C. F. (2014). Piezoresistive flexible composite for robotic tactile applications. Sens. Actuat. A: Phys., 208, 1-9, doi: https://doi.org/10.1016/j.sna.2013.11.018.
https://doi.org/10.1016/j.sna.2013.11.018
Dabling, J.; Filatov, A. & Wheeler, J. (2012). Static and cyclic performance evaluation of sensors for human interface pressure measurement. In Proc. Annual International Conference of the IEEE EMBS, San Diego, CA, USA, Aug 28 - Sept 1, pp. 162-165.
Dahiya, R.; Metta, G.; Valle, M. & Sandini, G. (2010). Tactile sensing from humans to humanoids. IEEE https://doi.org/10.1109/TRO.2009.2033627 Transactions on Robotics, 26(1),1-20.
Hannah, R. & Reed, S. (1992). Strain Gage User's Handbook. Springer. ISBN 978-0-412-53720-2. Interlink Electronics. FSR400 Series Datasheet. http://www.interlinkelectronics.com/datasheets/Datasheet_FSR.pdf
Klimiec, E.; Jasiewicz, B.; Piekarski, J.; Zaraska, K., Guzdek, P. & Kotextbackslashlaszczyński, G. (2017). Measuring of foot plantar pressure-Possible applications in quantitative analysis of human body mobility. Measurement Science and Technology, 28(5), 054008. https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa60a9
Koch, M.; Lunde, L.-K.; Ernst, M.; Knardahl, S. & Veiersted, K. B. (2016). Validity and reliability of pressure-measurement insoles for vertical ground reaction force assessment in field situations.Applied Ergonomics, 53, 44-51. https://doi.org/10.1016/j.apergo.2015.08.011
Kumaresan, Y.; Ozioko, O. & Dahiya, R. (2021). Multifunctional Electronic Skin with a stack of Temperature and Pressure Sensor Arrays. IEEE Sensors Journal. https://doi.org/10.1109/JSEN.2021.3055458
Liang, J.; Wu, J.; Huang, H.; Xu, W.; Li, B. & Xi, F. (2020). Soft Sensitive Skin for Safety Control of a Nursing Robot Using Proximity and Tactile Sensors. IEEE Sensors Journal, 20(7), 3822-3830. https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2959311
Müller, I.; de Brito, R.; Pereira, C. & Brusamarello, V. (2010). Load Cells in Force Sensing Analysis -Theory and a Novel Application. IEEE Robotics & Automation Magazine, 13(1), 15-9.
Paredes-Madrid, L.; Matute, A. & Peña, A. (2017). Framework for a calibration-less operation of force sensing resistors at different temperatures. IEEE Sensors Journal, 17(13),4133-4142.
Rizvi, R.; Cochrane, B.; Biddiss, E. & Naguib, H. (2011). Piezoresistance characterization of poly(-dimethyl-siloxane) and poly(ethylene) carbon nanotube composites. Smart Materials and Structures, 20(9), 094003.
Saenz-Cogollo, J. F.; Pau, M.; Fraboni, B. & Bonfiglio, A. (2016). Pressure mapping mat for tele-home care applications. Sensors, 16(3).
Sanli, A.; Benchirouf, A.; Müller, C. & Kanoun, O. (2017). Piezoresistive performance characterization of strain sensitive multi-walled carbon nanotube-epoxy nanocomposites. Sensors and Actuators A: Physical, 254(Supplement C):61 - 68.
Sanli, A.; Müller, C.; Kanoun, O.; Elibol, C. & Wagner, M. F.-X. (2016). Piezoresistive characterization of multi-walled carbon nanotube-epoxy based flexible strain sensitive films by impedance spectroscopy. Composites Science and Technology, 122, 18-26.
Silva, P.; Pinto, P.; Postolache, O. & Dias, J. (2013). Tactile Sensors for Robotic Applications. Measurement, 46(3),1257-1271.
Simmons, J. (1963). Electrical tunnel effect between dissimilar electrodes separated by a thin insulating https://doi.org/10.1063/1.1729774 film. Journal of Applied Physics, 34(9), 2581-2590.
Tekscan Inc. FlexiForce, Standard Force & Load Sensors Model A201. Urban, S.; Ludersdorfer, M. & van der Smagt, P. (2015). Sensor Calibration and Hysteresis Compensation with Heteroscedastic Gaussian Processes. IEEE Sensors Journal, 15(11), 6498-6506.
Wang, L.; Ding, T. & Wang, P. (2009). Influence of carbon black concentration on piezoresistivity for carbon-black-filled silicone rubber composite. Carbon, 47(14), 3151-3157.
Yin, F.; Ye, D.; Zhu, C.; Qiu, L.; Huang, Y. (2017). Stretchable, highly durable ternary nanocomposite strain sensor for structural health monitoring of flexible aircraft. Sensors, 17(11).
Yousef, H.; Boukallel, M. & Althoefer, K. (2011). Tactile sensing for dexterous in-hand manipulation in https://doi.org/10.1016/j.sna.2011.02.038 robotics. A review. Sensors and Actuators A: Physical, 167(2), 171-187.
Zhang, X.-W.; Pan, Y.; Zheng, Q. & Yi, X.-S. (2000). Time dependence of piezoresistance for the conductor-
https://doi.org/10.1002/1099-0488(20001101)38:21<2739::AID-POLB40>3.0.CO;2-O filled polymer composites. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 38(21), 2739.
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