穿戴式設備再進化,日本研發 OK 繃大小的太陽能心律感測器

發佈日期: 2018 年 10 月 03 日 14:10 | 作者: | 分類: 產業資訊

若要開發出小型、輕便且可撓的穿戴式電子設備,其中的電池也必須符合這些條件,因此目前可撓式穿戴裝置最大的挑戰在於找出最方便的供電方式,而近期日本科學家研發出太陽能穿戴式心臟感測器,直接讓設備達到自供電效果,進一步擴大穿戴式裝置在醫療科技的應用範圍。

新型太陽能穿戴式心律感測器乍看之下跟普通 OK 繃一樣,但實驗證明它可準確測量人體與老鼠的心律。日本理化學研究所(RIKEN)與東京大學將用於生物感測的有機電化學電晶體整合到有機太陽能電池中,除了縮小心律感測器的體積,使用者也不用再頻繁更換電池。

其中有機太陽能為近年來備受矚目的太陽能設備,由於其不僅能透過低價材料與簡易印刷技術製造,該電池還可以製造成半透明、柔軟、可撓式樣式,更有機會整合到建築物、車輛、衣服與織品中,應用範圍有望比當今的矽晶太陽能還要廣泛。

根據團隊在《Nature》上發表的研究,該研究背後功臣為採用奈米光柵(nano-grating)表面的太陽能吸收層,讓有機太陽能板可實現高轉換效率與獨立的光入射角度。

新型設備搭載的有機太陽能轉換效率為 10.5%,功率重量比更高達每克 11.46 w,且在 900 次重複抗壓試驗後,光電轉換效率僅下降 25%,從 9.82% 降至 7.33%,與 60 度光入射角度下的非光柵元件相比,光轉換效率提高了 45%。

為了打造輕薄又可撓的太陽能穿戴式心律感測器,研究人員將有機太陽能電池與有機電化學電晶體感測裝置整合在 1 μm 薄的基板上,實驗指出,該設備可在人體皮膚上檢測心跳或直接在老鼠心臟上紀錄心電圖訊號。

研究表示,該裝置可在 10,000 Lux 亮度下穩定運行,其亮度約等於烈日時站在大樹下乘涼。且新型太陽能穿戴式心律感測器由於不含電線,運作時也不會發出任何噪音。

RIKEN 創發物性科學研究中心研究員福田憲二郎(Kenjiro Fukuda)表示,該研發為穿戴式自供電感測器鋪平了道路,未來除了進一步提升性能,團隊也致力於開發可撓式儲存設備,並持續與其他團隊合作製造更加實用的設備。

(首圖來源:RIKEN 創發物性科學研究中心。文/DaisyChuang)

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