近日,日本理化學(xué)研究所(RIKEN)與東京大學(xué)的研究人員合作,開(kāi)發(fā)出一種超柔性、使用太陽(yáng)能自主供電的有機(jī)傳感器,可以對(duì)心臟和大腦進(jìn)行監(jiān)控。
據(jù)報(bào)道,研究人員直接將可用來(lái)測(cè)量不同生物功能(biological function)的有機(jī)電化學(xué)晶體管感測(cè)元件,集成到一個(gè)柔性的有機(jī)太陽(yáng)能電池中,這種自主供電的裝置可以直接安裝在人體皮膚或組織上,醫(yī)療應(yīng)用潛力無(wú)窮,可作為生理傳感器使用,實(shí)時(shí)監(jiān)控人體心臟或大腦的運(yùn)行。
這類元件的運(yùn)行關(guān)鍵在于能源供應(yīng)的穩(wěn)定與充足。其主要進(jìn)展為在太陽(yáng)能電池光吸收器上使用納米光柵(nano-grating)表面,以達(dá)到高的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)與光線入射角度的獨(dú)立性,讓研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)10.5%的光電轉(zhuǎn)換效率和每公克11.46瓦的高功率重量比。研究人員證明,在反復(fù)壓縮測(cè)試下(900次循環(huán)),光電轉(zhuǎn)換效率從9.82%降至7.33%,僅降低25%,與60度光角的非光柵元件相比,光電轉(zhuǎn)換效率提升45%。
為展示元件的實(shí)用性,研究人員將稱為有機(jī)電化學(xué)晶體管的感測(cè)元件與有機(jī)太陽(yáng)能電池一起集成在一片超薄的基板上,可貼在皮膚上偵測(cè)心跳或直接在老鼠的心臟上記錄心電圖(ECG)。研究人員也發(fā)現(xiàn),該裝置在10000lux下可以良好運(yùn)行,相當(dāng)于陽(yáng)光普照下陰涼處的光線,而且此裝置由于不需要電線,產(chǎn)生的噪訊小于連接到電池的類似裝置。
理研創(chuàng)發(fā)物性科學(xué)研究中心研究員福田憲二郎(Kenjiro Fukuda)表示,這項(xiàng)研究讓開(kāi)發(fā)人體組織自主供電醫(yī)療監(jiān)控裝置向前推進(jìn)一步,未來(lái)會(huì)繼續(xù)與其它團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)柔性電力儲(chǔ)存元件。提供裝置電力并進(jìn)行測(cè)量屬于類比方面的研究,而傳輸資料的數(shù)碼芯片研究將有助增加這些裝置的實(shí)用性。