由太阳供电的小心脏监视器

日本研究机构RIKEN和东京大学的科学家将所谓的有机电化学晶体管(OECT) - 一种可以测量各种生物功能的装置 - 整合到一个柔性的有机太阳能电池中。为此，他们开发了一种采用太阳能发电新技术的传感器，开发出一种生物兼容的自供电心脏监护仪，人们可以直接在皮肤上佩戴。

“我们开发了一种人性化，超灵活的有机传感器，由阳光驱动，可作为自供电心脏监护仪，”RIKEN紧急物质科学中心项目的研究人员之一Kenjiro Fukuda表示。 RIKEN新闻稿。

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研究人员已经花了一段时间将能量收集技术整合到可穿戴设备中，以消除对笨重电源的需求。跟踪人体生命体征并收集其他潜在诊断信息的医疗和健身设备是该技术最早的一些类型。

对于下一代可穿戴设备，研究人员正在考虑使用生物相容性材料 - 结合可靠的自供电源 - 因此它们可以直接贴合人体皮肤。研究人员在新闻发布会上说，像RIKEN研究人员开发的技术这样的进步是向这个方向迈出的一步，不仅消除了体积，还消除了与现有技术相关的生物相容性和实用性问题。

Fukuda表示，RIKEN团队开发的技术的关键是在太阳能电池的光吸收器上使用纳米光栅表面。这允许高光转换效率(PCE)和光角独立性，提供前所未有的电源稳定性。

“虽然已经实现了具有高功率转换效率和机械/热稳定性的超薄太阳能电池，但是由于它们在机械变形和角度下的不稳定输出功率，尚未证明超薄太阳能电池与传感器的集成。改变，“福田解释说。“使用纳米光栅结构的好处对于可穿戴电源非常重要，因为它们很容易变形到复杂的三维生物组织和皮肤上。”

他说，纳米光栅结构使研究人员可以达到10.5%的PCE和每克重11.46瓦的高功率比。这接近科学家认为15%的“神奇数字”，使有机光伏技术与现有的硅基技术竞争。此外，在900次循环的重复压缩测试中，该器件的PCE降低仅为25%，从9.82%降至7.33% - 与60度光角下的非光栅器件相比，PCE增益高出45%，Fukuda说。

研究人员发现，该装置在10,000勒克斯的照明水平下工作效果最佳 - 大约相当于在阳光明媚的晴天在阴凉处看到的光。与连接到电池的类似设备相比，该设备的噪音更小，可能是因为缺少电线。

“重要的特征是所需的电压非常小 - 小于1伏 - 这与太阳能电池的集成是一致的，”Fukuda解释说。“当然，实现OECT与太阳能电池的整合有很多尝试和错误。”

福田说，这项技术已经表现得非常好，足以用来监视某人的心跳。将来，如果准确性得到改善，可以对其进行优化，以用作医疗用的不易察觉的心电图系统。Fukuda补充说，研究人员计划继续改进设备，使电源更加稳定，并进一步整合其他类型的传感器和技术，以扩展其功能。