与其他传统方法相比，光固化生物3D打印具有灵活性高、分辨率高、制造速度快等特点。这些特性使其广泛应用于角膜基质组织再生、胰岛素输送、组织工程支架制造等领域。
# 关于气动弹性压力传感器
气动弹性压力是指由于手术机器人操作器械与人体组织的接触而产生的压力，而气动弹性压力传感器主要用于测量和监测手术过程中的气动弹性压力。
这种传感器通过测量机器人操作器械与人体组织接触时的压力变化来提供实时的反馈信息，可以帮助手术医生了解手术器械与组织的接触情况，以及手术过程中的压力变化。这对于手术机器人的精确操作和安全性非常重要。
eAir 传感器有望提高医疗应用的精度和可靠性。它可以通过为外科医生提供触觉反馈来优化腹腔镜手术，让医生可以更精确地操纵患者组织。此外，这款传感器还可以通过提供侵入性较小的颅内压（ICP）监测手段来改善患者体验，颅内压是神经系统疾病患者的一项关键健康指标。
来自于新加坡国立大学设计与工程学院和新加坡国立大学健康创新与技术研究所的 Benjamin Tee 副教授领导了这个研究小组，其研究结果最近于2023年8月17日发表在科学杂志《自然材料》上。
# 从荷叶到实验室：设计灵感源于自然
传统的压力传感器经常面临精度问题，很难提供一致的读数，当重复施加相同的压力时，通常会返回不同的结果，并且可能会忽略压力的细微变化，以上这些都可能导致重大错误。此外，这类传感器通常由刚性且机械上不灵活的材料制成。
为了应对压力传感中的这些挑战，新加坡国立大学团队从一种被称为“荷叶效应”的现象中汲取灵感。“荷叶效应”是一种独特的自然现象，水滴可以毫不费力地从叶子表面滚落，这是源于其微小的防水结构。为了模仿这种效应，研究团队设计了一种压力传感器，旨在显著提高传感性能。
Tee 副教授解释称，这种传感器类似于微型“容量计”，可以检测到微小的压力变化，就和荷叶对水滴的极轻接触的敏感度类似。
eAir 传感器采用创新的“空气弹簧”设计，内部有一层空气，在与传感器液体接触时形成气液界面。随着外部压力的增加，该空气层会压缩。表面处理导致传感器内的界面进行无摩擦运动，触发电信号的变化，从而准确地反映所施加的压力。利用这种设计，荷叶的天然防水功能被重新构想为一种简单而优雅的压力传感工具。
eAir 设备可以做得相对较小（尺寸为几毫米），这与现有的压力传感器相当。
# 微创手术潜在的颠覆性进步
这项新技术的实际应用非常广泛。比如，在腹腔镜手术中，精确的触觉反馈是必不可少的，采用 eAir 传感器可以让手术过程更安全，最终改善患者的康复和预后。
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Tee 副教授表示，使用抓取器进行手术面临着独特的挑战。对所施加的力的精确控制和准确感知至关重要，但传统工具有时可能存在不足，这让外科医生只能高度依赖经验甚至直觉。然而，柔软且易于集成的 eAir 传感器的引入可能会带来颠覆性改变。
国立大学医院普外科顾问 Kaan Hung Leng 博士解释称，外科医生在进行腹腔镜或机器人手术等微创手术时，可以控制抓取器的钳口，但却无法感觉到末端执行器抓取的是什么组织。因此，外科医生必须依靠视觉和多年的经验，来对触觉可以提供的关键信息做出判断。
未参与该研究项目的 Kaan 博士表示，智能压力传感器提供的触觉反馈有可能彻底改变微创手术。例如，它可以让医生感知到所抓取的组织是坚硬、坚固还是柔软的，提供了额外且重要的信息源，以帮助其在手术期间做出谨慎的决定。最终，这些术中益处有可能转化为改善患者治疗效果。
Medtec China还发现，eAir 提供了改善颅内压（会影响大脑健康）监测过程的方式。同样，通过提供微创解决方案，这项技术可以改变患者在治疗大脑相关疾病（从严重头痛到潜在脑损伤）方面的体验。
# 开启智能传感的未来
新加坡国立大学团队正在为与医疗领域主要参与者的合作做准备。同时，研究团队已在新加坡申请了 eAir 传感器技术专利，旨在将该技术转化为实际应用。
Tee 副教授表示，团队希望通过探索各种新材料和微观结构设计来进一步改进 eAir 传感器，以提高其性能，希望能够将 eAir 技术融入液体环境的各种应用中。
