貼在皮膚上的心臟監測器｜Nature

https://doi.org/10.1038/s41586-018-0536-x

9月26日，《Nature》期刊發表了這一篇題為「Self-powered ultra-flexible electronics via nano-grating-patterned organic photovoltaics」的文章，來自日本RIKEN研究所、東京大學的研究團隊研發了一種超彈性的生物感測器，由超薄款的太陽能電池供電，從而精確、持續地監測心跳等生物信號。

Takao Someya教授帶領團隊將「電力裝置」——有機光伏電池（OPV Cells）和「感測裝置」——有機電化學晶體管（OECTs）結合，並置於超薄的聚合物塗層上形成一個感測器平台。它有兩個優勢：

首先，有機光伏電池能夠將10.5%的光能轉化成電能——這是超彈性設備中所報告的能量轉換效率最高的數值。為了克服效率低的問題，研究人員在OPV電池的光吸收器表面採用了納米光柵（nano-grating）材質，從而實現了高效的光電轉換效率（high photo-conversion efficiency，PCE）。

其次，柔性電池的能量轉換效率不受光線照射角度的影響——納米粒子可以減少入射光的反射，從而使其效率不受光照角度影響。這意味著，這一平台可以不受運動的影響，是可穿戴生物感測器的理想特性。

A self-powered ultraflexible biosensor（圖片來源：Nature）

作為一種靈敏且靈活的生物感測器，納米OPV電池驅動OECTs。當這一感測器貼附於手指上，並將凝膠電極連接到人的胸部時，每一次心跳都會在電極和感測器之間產生電壓差，並由OECTs監測到。研究團隊在小鼠身上進行了驗證工作，證實這一平台可以清晰的記錄心率信號，且靈敏度是傳統感測器的3倍，因為不受外部電源信號波動的干擾。

支持這一裝置良好運動的照明水平為10000勒克斯，相當於陽光燦爛的日子裡一個人在樹蔭下接收到的光線。這一研究對於研發放置於人體組織上的自供電醫療監測設備有著很大的推進作用。下一步，研究團隊將試圖開發靈活的電力存儲設備。

責編：悠然

參考資料：

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