加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)柔性O(shè)LED傳感器，可全天候監(jiān)控血氧水平

加州大學(xué)伯克利分校的研究人員將印刷電子學(xué)的最新進(jìn)展與夾在一個(gè)柔性基板上的OLED和有機(jī)光電二極管相結(jié)合，并將它們作為大面積反射式血氧計(jì)陣列(ROA)驅(qū)動(dòng)。

加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)柔性O(shè)LED傳感器 1

　　他們?cè)诿绹鴩铱茖W(xué)院院刊(PNAS)上發(fā)表的論文“靈活的有機(jī)反射式血氧計(jì)陣列”詳細(xì)介紹了由四個(gè)紅色和四個(gè)NIR印刷的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)組成的陣列和八個(gè)有機(jī)光電二極管，所有這些都依次使用模擬開關(guān)來驅(qū)動(dòng)OLED并讀出OPD信號(hào)。

　　對(duì)于他們的設(shè)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(shù)顯著不同，產(chǎn)生良好的血氧水平讀數(shù)結(jié)果。將反射血氧測(cè)定法應(yīng)用于像素驅(qū)動(dòng)陣列的大面積區(qū)域意味著可以在大的皮膚區(qū)域上實(shí)現(xiàn)局部讀數(shù)，以便在身體的整個(gè)部位進(jìn)行血氧水平的2D繪圖，例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)于傳統(tǒng)和局部傳輸模式脈搏血氧測(cè)定法(通常僅在指尖或耳垂處進(jìn)行)的另一個(gè)好處是，即使血液循環(huán)不佳或沒有脈搏，也可以進(jìn)行氧合測(cè)圖。

　　作者強(qiáng)調(diào)，在醫(yī)療休克，低血液灌注或器官損傷的情況下，脈動(dòng)動(dòng)脈血信號(hào)變得太弱而無法用于脈搏血氧測(cè)定。研究人員通過使用壓力袖帶阻斷血液供應(yīng)(如用于測(cè)量動(dòng)脈張力的那些)來證明他們?cè)谇氨凵系脑O(shè)置。

加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)柔性O(shè)LED傳感器

　　傳感器由印刷的有機(jī)光電探測(cè)器(頂部)和有機(jī)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(gè)系統(tǒng)，足夠靈活，穿著舒適，產(chǎn)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(jì)不同，它可以在一個(gè)網(wǎng)格的9個(gè)點(diǎn)檢測(cè)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(jiān)測(cè)的醫(yī)療應(yīng)用都可以從可穿戴傳感器中受益，”加州大學(xué)伯克利分校電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Ana Claudia Arias解釋道。“患有糖尿病，呼吸系統(tǒng)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(jiān)測(cè)血氧水平?！?/p>

　　以商用傳輸模式脈搏血氧儀作為基準(zhǔn)，作者報(bào)告在額頭上使用反射血氧計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，平均誤差僅為1.1%。對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，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(qū)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(shè)備連接。ROA的每個(gè)像素由一個(gè)紅色和一個(gè)NIR OLED和兩個(gè)OPD組成，使得能夠使用兩個(gè)OPD順序讀出來自紅色和NIR通道的信號(hào)。

　　這項(xiàng)工作部分由劍橋顯示技術(shù)有限公司和英特爾公司通過半導(dǎo)體研究公司資助號(hào)2014-IN-2571支持。

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