清華大學(xué)深圳國際研究生：在皮膚集成電子的多模傳感研究領(lǐng)域取得新進展！

柔性電子設(shè)備是未來個性化健康管理新范式的重要組成部分，其具有與皮膚貼合、低運動偽影、長時間佩戴舒適等優(yōu)勢。然而，在超柔性傳感器中的多通道集成面臨著許多挑戰(zhàn)，主要是缺乏高性能和穩(wěn)定的傳感組件，以及允許皮膚無約束活動和呼吸的理想器件設(shè)計。

以光電容積脈搏波描記法（PPG）為代表的脈搏與血氧監(jiān)測技術(shù)已普及，因近紅外光具有出色的皮膚穿透能力，可通過光電探測器提取皮下血流搏動與血紅蛋白含氧量信息，但設(shè)計適用于近紅外波段的有機光電材料及其柔性傳感器件仍具挑戰(zhàn)。

將基于光電容積變化的PPG信號與基于生物電的心電圖（ECG）信號結(jié)合，可以增加脈搏信息提取的準確性和可靠性，通過后處理還可獲得血壓等健康指標。盡管已有柔性ECG電極和PPG傳感器相關(guān)工作，但構(gòu)建可靠的可皮膚集成PPG-ECG一體化系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)，包括傳感器間的穩(wěn)固耦合、各器件的高性能和長期穩(wěn)定性、與皮膚集成的舒適性等。

針對上述問題，清華大學(xué)深圳國際研究生院徐曉敏、成會明團隊開發(fā)了在近紅外光下表現(xiàn)出性能的超柔性有機光電探測器。

該超柔性探測器厚度小于4µm，在近紅外區(qū)940 nm波長下的光電響應(yīng)度為0.53AW-1，探測率為3.4×1013Jones，-3dB下截止頻率超過1MHz，在有機近紅外光電探測器領(lǐng)域達到水平，且具有良好的穩(wěn)定性。基于團隊前期工作提出的可剝離超薄水凝膠與超柔性PEDOT:PSS基導(dǎo)電聚合物紋身電極，團隊成員進一步將超柔性光電探測器與導(dǎo)電聚合物電極通過超薄水凝膠集成在一起構(gòu)成PPG-ECG集成貼片傳感器，整個貼片厚度小于20µm，其彎曲半徑能與皮膚溝壑相匹配，實現(xiàn)與皮膚保形接觸，并進一步構(gòu)建了皮膚集成的多模傳感系統(tǒng)，實現(xiàn)了光電和心電信號的精準同步監(jiān)測，即使在動態(tài)工作條件下也能精確、穩(wěn)定地測量各種生命體征，包括心率、呼吸率、血氧飽和度和無袖帶血壓。

來源：傳感器專家網(wǎng)