近日,日本理化學研究所(RIKEN)與東京大學的研究人員合作,開發出一種超柔性、使用太陽能自主供電的有機傳感器,可以對心臟和大腦進行監控。
據報道,研究人員直接將可用來測量不同生物功能(biological function)的有機電化學晶體管感測元件,集成到一個柔性的有機太陽能電池中,這種自主供電的裝置可以直接安裝在人體皮膚或組織上,醫療應用潛力無窮,可作為生理傳感器使用,實時監控人體心臟或大腦的運行。
這類元件的運行關鍵在于能源供應的穩定與充足。其主要進展為在太陽能電池光吸收器上使用納米光柵(nano-grating)表面,以達到高的光電轉換效率(PCE)與光線入射角度的獨立性,讓研究人員能夠實現10.5%的光電轉換效率和每公克11.46瓦的高功率重量比。研究人員證明,在反復壓縮測試下(900次循環),光電轉換效率從9.82%降至7.33%,僅降低25%,與60度光角的非光柵元件相比,光電轉換效率提升45%。
為展示元件的實用性,研究人員將稱為有機電化學晶體管的感測元件與有機太陽能電池一起集成在一片超薄的基板上,可貼在皮膚上偵測心跳或直接在老鼠的心臟上記錄心電圖(ECG)。研究人員也發現,該裝置在10000lux下可以良好運行,相當于陽光普照下陰涼處的光線,而且此裝置由于不需要電線,產生的噪訊小于連接到電池的類似裝置。
理研創發物性科學研究中心研究員福田憲二郎(Kenjiro Fukuda)表示,這項研究讓開發人體組織自主供電醫療監控裝置向前推進一步,未來會繼續與其它團隊合作開發柔性電力儲存元件。提供裝置電力并進行測量屬于類比方面的研究,而傳輸資料的數碼芯片研究將有助增加這些裝置的實用性。
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