科學家研發自動心臟監護儀可貼在皮膚上

科學家開發出一種人性化，超柔韌的有機感測器，由陽光碟機動，可作為自供電心臟監護儀。此前，他們開發了一種靈活的光伏電池，可以整合到紡織品中。在這項研究中，他們直接將一種稱為有機電化學晶體管的感測器件 - 一種可用於測量各種生物功能的電子器件 - 整合到一個柔性有機太陽能電池中。使用它，他們就能夠在明亮的光線條件下測量大鼠和人類的心跳。

可直接安裝在人體皮膚或組織上的自供電設備具有很大的醫療應用潛力。它們可以用作生理感測器，用於實時監測人體內的心臟或腦功能。然而，由於電池的龐大和電源不足，或者由於電源的雜訊干擾，妨礙一致性和長期操作，實際實現是不切實際的。

這種設備的關鍵要求是穩定和充足的能源供應。在Nature上發表的這項研究的一個關鍵進展是在太陽能電池的光吸收器上使用納米光柵表面，允許高光轉換效率（PCE）和光角獨立性。由於這一點，研究人員能夠實現10.5％的PCE和每克11.46瓦的高功率重量比，接近15％的「神奇數字」，這將使有機光伏產品與矽基有競爭力同行。他們證明，在重複壓縮測試（900次循環）下PCE降低僅25％（從9.82％降至7.33％），與60度光角下的非光柵器件相比，PCE增益高出45％。

為了展示實際應用，稱為有機電化學晶體管的感官裝置與超薄（1？m）基板上的有機太陽能電池集成，允許在皮膚上自我檢測心跳或記錄心電圖（ECG）直接在大鼠心臟上發出信號。他們發現該裝置在10,000勒克斯的照明水準下工作良好，這相當於在陽光明媚的晴天在陰涼處看到的光，並且比連接到電池的類似裝置經歷的噪音更小，可能是因為沒電線。

根據RIKEN緊急物質科學中心的Kenjiro Fukuda的說法，「這是向可以放置在人體組織上的自供電醫療監測設備的一個很好的一步。還有一些重要的剩餘任務，例如開發靈活的電力存儲設備，我們將繼續與其他團隊合作生產實用的設備。重要的是，對於目前的實驗，我們研究了設備的模擬部分，它為設備供電並進行測量。還有數字基於矽的部分，用於傳輸數據，以及該領域的進一步工作也將有助於使這些設備變得實用。「 該研究由RIKEN與東京大學的研究人員合作進行。