Nature：高科技！安装在皮肤表层的心脏监测器

日前，科学家们开发出一种由阳光驱动的人类友好的超柔韧的有机传感器，它可以作为一种自我驱动的心脏监测器。在此之前，他们开发了一种柔性光伏电池，可以将其整合到纺织品中。

在这项研究中（Nature：“Self-powered ultra-flexible electronics via nano-grating-patterned organic photovoltaics”），他们直接集成了一种叫做有机电化学晶体管的传感装置，这种电子设备可以放置在一个灵活的有机太阳能电池中来测量各种生物功能。通过使用它，研究人员能够在明亮的光照条件下测量老鼠和人类的心跳。

可以直接安装在人体皮肤或组织上的自供电设备是具有很大的医学应用潜力的。它们可以被用作生理传感器，实时监测人体的心脏或大脑功能。然而，由于电池的膨胀和供电不足，或者由于电力供应的噪声干扰，阻碍了其一致性和长期的运行，实际的应用是不现实的。

这类设备的关键是要有稳定和充足的能源供应。这项研究的一个关键进展是在太阳能电池的光吸收器上使用纳米光栅表面，使得高“光转换效率”（PCE）和“光照角度”独立。

由于这一改变，研究人员使得PCE达到10.5%，并且每克的功率比高达11.46瓦特，接近15%的“神奇数字”，这将加速有机光伏发电与硅基电池的竞争。

在重复的压缩测试（900个周期）下，PCE减少了25%（从9.82%到7.33%），与非光栅设备相比，在60度的光角度下，PCE增加了45%。

为了演示实际应用，被称为有机电化学晶体管的传感装置被集成到一个超薄（1 m）底物上的有机太阳能电池上，这样就可以在皮肤上自动检测心脏搏动，或者直接在老鼠的心脏上记录心电图（ECG）信号。

他们发现设备运行良好的照明水平是10000勒克斯，这种光线相当于在阳光灿烂的日子里一个人在树荫下所看到的晴朗，比类似的设备连接到电池时产生的噪音小，大概是因为缺乏电线。

根据Emergent Matter Science中心的Kenjiro Fukuda的说法，“在寻找能够被放置在人体组织上的自我驱动的医疗监测设备的过程中，这是一个很好的进步。”

此外，还有一些重要的任务，比如开发灵活的电源存储设备，我们将继续与其他团队合作生产实用的设备。值得一提的是，对于目前的实验，我们研究的是设备的模拟部分，它为设备提供动力并进行测量。还有一个数字硅基部分，用于传输数据，在该领域的进一步工作也将有助于使这些设备变得实用。

文章来自nanowerk网站，原文题目为A self-powered heart monitor taped to the skin，由材料科技在线汇总整理。