可穿戴摩擦电脉搏波传感器制作的实验研究
2021-12-14刘小青
实验室研究与探索 2021年10期
刘小青,谢 非,王 立
(1.南昌大学理学院,南昌 330031;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所微纳光子学与材料国际实验室,长春 130033)
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面临心血管疾病对人体健康日益剧增的威胁[1],实时监测心血管的各项信息,对于心血管疾病的预防与预后有着重要意义。脉搏波是心脏搏动产生的沿动脉血管和血流向外周传播而形成的波,它的波幅和形态中携带了人体大量的心血管系统生理和病理信息,其特征指数可以有效反映人体生理状况和各项指标[2-3]。因此对脉搏参数的监测在临床诊断方面和基础研究都具有非常重要的意义和价值。
脉搏监测设备研制开始于上世纪50 年代,至今主要有两类监测脉搏的智能设备:一是通过测量电容、电阻或使用压电材料来体现动脉压力变化的脉搏传感器[4-5],该类设备依赖于高性能材料;另一类是通过测量手指末端透光率的光电式脉搏传感器,其极易受到外界干扰,如背景光干扰、电磁干扰等[6]。这两类脉搏监测设备都必须配备外接电源,工作电路系统复杂,各自的缺点限制了它们的应用范围。因此越来越多的研究人员将目光投向了柔性可穿戴脉搏传感器[7-10]。
本文通过利用摩擦电纳米发电机[11-14]的工作原理实现环境中机械能到电能的转换来解决监测设备需外接电源问题,利用生活中常见的塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)做主要材料,解决柔性、灵敏度和成本问题,制备了一种柔性可穿戴、自驱动、高灵敏、低成本的摩擦电脉搏波传感器(TGPs),该探测器在人体桡动脉处进行无创实时监测脉搏波的性能良好。……
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