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加州大學伯克利分校研發柔性OLED傳感器,可全天候監控血氧水平

2018-11-22    

中國照明網報道

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導語: 據外媒報道,加州大學伯克利分校日前宣布,開發出了一種可以檢測大面積皮膚、組織和器官血氧水平的柔性傳感器。

  加州大學伯克利分校的研究人員將印刷電子學的最新進展與夾在一個柔性基板上的OLED和有機光電二極管相結合,并將它們作為大面積反射式血氧計陣列(ROA)驅動。

加州大學伯克利分校研發柔性OLED傳感器 1.jpg

  他們在美國國家科學院院刊(PNAS)上發表的論文“靈活的有機反射式血氧計陣列”詳細介紹了由四個紅色和四個NIR印刷的有機發光二極管(OLED)組成的陣列和八個有機光電二極管,所有這些都依次使用模擬開關來驅動OLED并讀出OPD信號。

  對于他們的設備,研究人員選擇紅色(612nm)和NIR(725nm)OLED,其中HbO 2 HbO 2 和HbHb的摩爾吸光系數顯著不同,產生良好的血氧水平讀數結果。將反射血氧測定法應用于像素驅動陣列的大面積區域意味著可以在大的皮膚區域上實現局部讀數,以便在身體的整個部位進行血氧水平的2D繪圖,例如實時監測氧合(和愈合)組織,傷口,皮膚移植物或移植器官。

  這種柔性傳感器方法相對于傳統和局部傳輸模式脈搏血氧測定法(通常僅在指尖或耳垂處進行)的另一個好處是,即使血液循環不佳或沒有脈搏,也可以進行氧合測圖。

  作者強調,在醫療休克,低血液灌注或器官損傷的情況下,脈動動脈血信號變得太弱而無法用于脈搏血氧測定。研究人員通過使用壓力袖帶阻斷血液供應(如用于測量動脈張力的那些)來證明他們在前臂上的設置。

加州大學伯克利分校研發柔性OLED傳感器 2.jpg

  傳感器由印刷的有機光電探測器(頂部)和有機紅色和紅外LED(底部)組裝而成。

  OPD和OLED陣列是在不同的基片上制備的,然后組裝在一起形成一個系統,足夠靈活,穿著舒適,產生高保真的傳感器-皮膚界面,具有良好的信噪比。與指尖的血氧計不同,它可以在一個網格的9個點檢測血氧水平,并且可以放置在皮膚的任何地方。

  “所有使用氧氣監測的醫療應用都可以從可穿戴傳感器中受益,”加州大學伯克利分校電子工程和計算機科學教授Ana Claudia Arias解釋道?!盎加刑悄虿?,呼吸系統疾病甚至睡眠呼吸暫停的患者可以使用可以在任何地方佩戴的傳感器來全天候監測血氧水平?!?/p>

  以商用傳輸模式脈搏血氧儀作為基準,作者報告在額頭上使用反射血氧計進行測量時,平均誤差僅為1.1%。對于該實驗,完整的ROA僅為43x43mm寬,具有分立的OLED和5mm間距的7x7mm的OPD有源區域,但是這種傳感器可以在更大的PEN基板上制造并且具有更高的分辨率。

  印刷的ROA通過柔性扁平電纜連接器與控制電子設備連接。ROA的每個像素由一個紅色和一個NIR OLED和兩個OPD組成,使得能夠使用兩個OPD順序讀出來自紅色和NIR通道的信號。

  這項工作部分由劍橋顯示技術有限公司和英特爾公司通過半導體研究公司資助號2014-IN-2571支持。

編輯:嚴志祥

來源:加州大學伯克利分校

標簽:血氧  OLED陣列  

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