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日开发柔性太阳能供电传感器 可监测心脏与大脑运行

  • 刘慧兰
日本研究人员开发超薄型太阳能柔性有机传感器,具医疗应用潜力。RIKEN

日本理化学研究所(RIKEN)与东京大学的研究人员合作,开发出一种超柔性、使用太阳能自主供电的有机传感器,进行心脏监控。

根据Science Daily报导,研究人员直接将可用来测量不同生物功能(biological function)的有机电化学晶体管感测元件,集成到一个柔性的有机太阳能电池中,这种自主供电的装置可以直接安装在人体皮肤或组织上,医疗应用潜力无穷,可作为生理传感器使用,实时监控人体心脏或大脑的运行。

这类元件的运行关键在于能源供应的稳定与充足。这篇发表在Nature的研究,其主要进展为在太阳能电池光吸收器上使用纳米光栅(nano-grating)表面,以达到高的光电转换效率(PCE)与光线入射角度的独立性,让研究人员能够实现10.5%的光电转换效率和每公克11.46瓦的高功率重量比。研究人员证明,在反复压缩测试下(900次循环),光电转换效率从9.82%降至7.33%,仅降低25%,与60度光角的非光栅元件相比,光电转换效率提升45%。

为展示元件的实用性,研究人员将称为有机电化学晶体管的感测元件与有机太阳能电池一起集成在一片超薄的基板上,可贴在皮肤上侦测心跳或直接在老鼠的心脏上记录心电图(ECG)。研究人员也发现,该装置在10,000 lux下可以良好运行,相当于阳光普照下阴凉处的光线,而且此装置由于不需要电线,产生的噪讯小于连接到电池的类似装置。

理研创发物性科学研究中心研究员福田宪二郎(Kenjiro Fukuda)表示,这项研究让开发人体组织自主供电医疗监控装置向前推进一步,未来会继续与其它团队合作开发柔性电力储存元件。提供装置电力并进行测量属于类比方面的研究,而传输资料的数码芯片研究将有助增加这些装置的实用性。