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巴塞羅那科學技術研究所--柔性石墨烯光電極用于可穿戴式健身監測

基于光學檢測手段的可穿戴式健康追蹤器有望應用于公共衛生領域,因為它們可以無創追蹤重要健康體征。但是,目前為止,使用的剛性技術阻礙了可穿戴設備的最終性能和形狀因數。這里,證明了一類新的柔性、透明的可穿戴器件,基于半導體量子點敏化的石墨烯(GQD)。該工作展示幾種原型可穿戴設備,它們能夠無創地監測重要健康跡象,包括心率,動脈血氧飽和度(SpO2)和呼吸頻率。演示了使用環境光的操作,提供低功耗。在大氣光照下進行演示,僅提供低功耗。此外,使用柔性紫外(UV-敏感光電探測器與近場通信電路板的異構集成,可以促使光電探測器和智能電話之間實現無線通信和電力傳輸,從而提供無電池操作。該技術為無縫集成可穿戴設備開辟了新路徑,并通過無線探測紫外線指數為用戶提供支持。

Figure 1.基于GQD PDs健康檢測原型。(a柔性、透明GQD PDs集成于HR監測手鐲的光學照片,b柔性PD放大圖片,(c在柔性基底上組裝石墨烯QDs示意圖,d反射模式下PPG示意圖,(e基于反射模式PPGHR監測手鐲,f透射模式PPG示意圖,(gh移動手機屏幕健康貼片,i透射和反射模式下操作標準化PPG記錄。

Figure 2. 柔性聚合物基底上的GQD PDs電學-光學和機械表征。(aPDPET基底上的光學照片b光誘導阻抗變化cPDPEN基底上的機械穩定性,(d在聚酰亞胺上的柵極PDs照片,(e施加的柵極電壓與響應,f固定柵極電壓下檢測器的動態響應。

Figure 3.通過GQD健康貼片進行HRRR測量。

Figure 4. 無線、無電池UV監測貼片。(aGQD-UV貼片,b無線、無電池UV監測系統的結構圖,(c通過將UV貼片放置在手臂上進行移動UV指數監測d調制NFC輸出信號。

 

該研究工作巴塞羅那科學技術研究所的Gerasimos Konstantatos 聯合 Stijn Goossens團隊2019年發表在Science Advances國際頂級期刊上。原文:Flexible graphene photodetectors for wearable fitness monitoringDOI: 10.1126/sciadv.aaw7846.

 
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