成果簡介

在日常活動中實時連續(xù)獲取身體脈搏信號對心血管疾病的診斷和醫(yī)療系統(tǒng)具有重要的臨床意義。本文，東南大學Yongzhi Sun等研究人員在《Adv Mater Technol》期刊發(fā)表名為“Wearable Strain Sensor Based on DoubleLayer Graphene Fabrics for RealTime, Continuous Acquirement of Human Pulse Signal in Daily Activities”的論文，研究提出一種基于氧化石墨烯(rGO)織物/泡沫膠帶/ rGO織物結(jié)構(gòu)的新型可穿戴應(yīng)變傳感器，該傳感器可在日?；顒又袑崿F(xiàn)對人體脈搏信號的實時，連續(xù)監(jiān)控。

設(shè)計并制造了帶有兩個rGO織物傳感組件的可穿戴設(shè)備：直接附著在皮膚表面的下方rGO織物獲得人類日?；顒雍兔}搏的疊加信號，而上方rGO織物只能獲得人類日?；顒拥男盘?。因為兩個rGO織物組件之間的泡沫基材會阻止上rGO膜對微弱脈沖拍的響應(yīng)。過對兩個信號模塊的比較，可以對疊加信號中的人體日?；顒有盘栠M行標記，并進一步進行波段消除通過濾波方法，可以得到日常活動中的脈搏信號。這種可穿戴式傳感器能夠在食指彎曲、中指彎曲、手腕屈伸、握拳和手指連續(xù)屈伸等不同頻率的日常活動中監(jiān)測人體脈搏信號，為日常活動中的脈搏監(jiān)測提供了一種很有前景的解決方案。

圖文導讀

圖1、基于rGO織物/泡沫帶/ rGO織物結(jié)構(gòu)的可穿戴應(yīng)變傳感器的制造過程示意圖。

圖2、a，d)織物的照片和立體顯微鏡圖像;b，e)GO涂層織物;c，f)rGO涂層織物;g–i)rGO涂層織物的SEM圖像。

圖3、a)rGO織物的響應(yīng)曲線，用于重復將傳感器從100毫米彎曲到85毫米而施加的應(yīng)變。b)rGO織物的歸一化電阻變化，應(yīng)變從ε= 0%到1.01%。c)在各種應(yīng)變下，rGO織物的歸一化電阻變化。

圖4、a)附著在人手腕上以檢測脈沖信號的單層rGO織物傳感器的照片;

b，c)傳感器的標準化電阻變化，用于監(jiān)測22歲健康男性運動前后的脈搏率。

圖5、基于兩層rGO織物的應(yīng)變傳感器的歸一化電阻變化，用于監(jiān)測22歲健康成年人在不同運動下的脈搏率(黑線和紅線是上下rGO織物的電阻變化

圖6、基于兩層rGO織物的應(yīng)變傳感器的標準化電阻變化，用于監(jiān)測22歲健康成人連續(xù)食指彎曲時的脈搏率

小結(jié)

在這項工作中，開發(fā)了一種基于rGO織物/泡沫膠帶/ rGO織物結(jié)構(gòu)的可穿戴式應(yīng)變傳感器，用于在日?；顒又袑崟r，連續(xù)地采集人體脈搏信號。rGO織物是通過滴涂法制成的，并用作應(yīng)變傳感層。這項研究為可穿戴式脈搏傳感器的設(shè)計和制造提供了新的視野，所提出的可穿戴式傳感器有望在連續(xù)的日?；顒又斜O(jiān)測人體脈搏信號。