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加州大学伯克利分校研发柔性OLED传感器,可全天候监控血氧水平

2018-11-22    

中国照明网报道

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导语: 据外媒报道,加州大学伯克利分校日前宣布,开发出了一种可以检测大面积皮肤、组织和器官血氧水平的柔性传感器。

  加州大学伯克利分校的研究人员将印刷电子学的最新进展与夹在一个柔性基板上的OLED和有机光电二极管相结合,并将它们作为大面积反射式血氧计阵列(ROA)驱动。

加州大学伯克利分校研发柔性OLED传感器 1.jpg

  他们在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表的论文“灵活的有机反射式血氧计阵列”详细介绍了由四个红色和四个NIR印刷的有机发光二极管(OLED)组成的阵列和八个有机光电二极管,所有这些都依次使用模拟开关来驱动OLED并读出OPD信号。

  对于他们的设备,研究人员选择红色(612nm)和NIR(725nm)OLED,其中HbO 2 HbO 2 和HbHb的摩尔吸光系数显着不同,产生良好的血氧水平读数结果。将反射血氧测定法应用于像素驱动阵列的大面积区域意味着可以在大的皮肤区域上实现局部读数,以便在身体的整个部位进行血氧水平的2D绘图,例如实时监测氧合(和愈合)组织,伤口,皮肤移植物或移植器官。

  这种柔性传感器方法相对于传统和局部传输模式脉搏血氧测定法(通常仅在指尖或耳垂处进行)的另一个好处是,即使血液循环不佳或没有脉搏,也可以进行氧合测图。

  作者强调,在医疗休克,低血液灌注或器官损伤的情况下,脉动动脉血信号变得太弱而无法用于脉搏血氧测定。研究人员通过使用压力袖带阻断血液供应(如用于测量动脉张力的那些)来证明他们在前臂上的设置。

加州大学伯克利分校研发柔性OLED传感器 2.jpg

  传感器由印刷的有机光电探测器(顶部)和有机红色和红外LED(底部)组装而成。

  OPD和OLED阵列是在不同的基片上制备的,然后组装在一起形成一个系统,足够灵活,穿着舒适,产生高保真的传感器-皮肤界面,具有良好的信噪比。与指尖的血氧计不同,它可以在一个网格的9个点检测血氧水平,并且可以放置在皮肤的任何地方。

  “所有使用氧气监测的医疗应用都可以从可穿戴传感器中受益,”加州大学伯克利分校电子工程和计算机科学教授Ana Claudia Arias解释道。“患有糖尿病,呼吸系统疾病甚至睡眠呼吸暂停的患者可以使用可以在任何地方佩戴的传感器来全天候监测血氧水平。”

  以商用传输模式脉搏血氧仪作为基准,作者报告在额头上使用反射血氧计进行测量时,平均误差仅为1.1%。对于该实验,完整的ROA仅为43x43mm宽,具有分立的OLED和5mm间距的7x7mm的OPD有源区域,但是这种传感器可以在更大的PEN基板上制造并且具有更高的分辨率。

  印刷的ROA通过柔性扁平电缆连接器与控制电子设备连接。ROA的每个像素由一个红色和一个NIR OLED和两个OPD组成,使得能够使用两个OPD顺序读出来自红色和NIR通道的信号。

  这项工作部分由剑桥显示技术有限公司和英特尔公司通过半导体研究公司资助号2014-IN-2571支持。

编辑:严志祥

来源:加州大学伯克利分校

标签:血氧  OLED阵列  

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