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新的健康监测器具有灵活性 透明性和石墨烯功能
发布时间：2024-06-29 08:33:07来源：
新技术设备优先考虑生命体征的无创追踪，不仅用于健康监测，还用于预防常见的健康问题，如心力衰竭，高血压和压力相关并发症等。基于光学检测机制的可穿戴设备被证明是报告我们的机构内部工作的宝贵方法，并且近年来已经经历了对消费者市场的大量渗透。目前基于非柔性组件的可穿戴技术无法提供所需的精确度，并且只能监控有限数量的生命体征。为了解决这个问题，可以测量更广泛的生命体征的一致的非侵入式光学传感器是最终用户愿望清单的首要问题。
在最近发表在Science Advances上的一项研究中，ICFO研究人员展示了一类新的柔性透明可穿戴设备，这些设备适合皮肤，可以连续，准确地测量多种人体生命体征。这些设备可以测量心率，呼吸率和血脉氧合，以及暴露于太阳的紫外线辐射。当设备测量不同的参数时，读出可视化并存储在通过蓝牙连接到可穿戴设备的移动电话接口上。此外，该设备可以无电池运行，因为它通过电话无线充电。
“通过创建各种原型，包括灵活透明的手镯，集成在手机上的健康贴片和太阳紫外线监测贴片，展示我们先进光感应技术的广泛潜在应用非常重要。由于这些独特的功能，它们已被证明是多功能和高效的，“该出版物的第一作者Emre Ozan Polat博士报告说。
手镯的制作方式使其能够适应皮肤表面并在活动期间提供连续测量(见图1)。手镯采用灵活的光传感器，可以光学记录心脏周期引起的血管体积变化，然后提取不同的生命体征，如心率，呼吸率和血脉氧合。
其次，研究人员报告了将石墨烯健康贴片整合到手机屏幕上，当用户将一根手指放在屏幕上时，它可以实时测量和显示生命体征(见图2)。该原型的一个独特功能是该设备使用环境光进行操作，促进这些集成可穿戴设备的低功耗，从而允许长时间连续监测健康标记。
ICFO先进的光传感技术实现了两种类型的纳米材料：石墨烯，一种由一个原子厚的碳原子层组成的高柔性和透明材料，以及由量子点构成的光吸收层。经过验证的技术为可穿戴设备领域带来了新的外形和设计自由度，使基于石墨烯量子点的设备成为产品开发人员的强大平台。ICFO的业务开发人员Antonios Oikonomou博士强调说：“蓬勃发展的可穿戴设备行业迫切希望提高其产品的保真度和功能。我们的基于石墨烯的技术平台以独特的主张应对这一挑战：可扩展，低 - 能够测量多个参数同时允许将新形状因子转换为产品的电力系统。“
该研究的联合主管Stijn Goossens博士也评论说“我们通过展示基于石墨烯光敏元件的灵活，可穿戴传感系统取得了突破。关键是要选择最好的刚性和灵活的世界。我们利用柔性组件的独特优势进行生命体征感应，并将其与传统刚性电子元件的高性能和小型化相结合。“
最后，研究人员已经能够利用该技术展示出宽泛的波长检测范围，将原型的功能扩展到可见范围之外。通过使用相同的核心技术，他们制造了一个灵活的UV贴片原型(见图3)，能够无线传输电力和数据，并且无需电池即可感知环境紫外线指数。贴片以低功耗运行，并具有高效的紫外线检测系统，可以附着在衣服或皮肤上，用于监测太阳的辐射摄入，提醒佩戴者任何可能的过度暴露。
“我们对这项技术的前景感到兴奋，指出了将石墨烯 - 量子点集成到完全柔性可穿戴电路中的可扩展路线，以增强形状，感觉，耐用性和性能，”Frank Koppens教授说道。 ICFO的量子纳米光电子集团。“这些结果表明，这种灵活的可穿戴平台与可扩展的制造工艺兼容，证明在不久的将来大规模生产低成本设备。”
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