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用于无创血糖监测的可穿戴带式可见-近红外光学生物传感器
摘要： 糖尿病是一个全球性的严峻问题，只有通过定期监测血糖（BG）浓度水平才能延缓或预防。连续监测系统能让患者制定糖尿病管理策略，预防长期并发症。迄今为止，大多数研究采用汗液、泪液和唾液等各种生物流体，但存在材料昂贵、传感器稳定性差、校准困难及响应时间长等尚未解决的重大缺陷。为此，我们开发了一种新型血糖传感器，该传感器具有成本效益高、佩戴舒适且数据采集时间窗口短的特点，可实现无创、长期的连续血糖监测（CGM）。这种新型生物传感器利用了腕部组织在血糖浓度变化时，动脉血容量搏动中脉冲成分与连续成分的独特信息，通过可见-近红外（Vis-NIR）组合光谱测量反射光信号。一项纳入12名志愿者的体内实验显示，在两小时改良高碳水餐后，估算值与参考血糖浓度间的平均相关系数（????）达0.86，标准预测误差（SPE）为6.16 mg/dl。此外还开展了全天实验以测试该传感器的可靠性，结果表明前一日建立的模型能对次日全天血糖浓度进行充分有效的估算。
关键词： 可穿戴传感器、光学生物传感器、无创测量、可见-近红外光谱技术、糖尿病、连续血糖监测
更新于2025-09-24 05:40:18
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全无机柔性透明铁电体/云母异质结构中机械可控的可逆光致发光响应
摘要： 通过电场、应变和温度等多样化外部刺激可逆调控功能材料发光特性的能力，对设计高性能光学器件至关重要。本研究证明，柔性云母基底受弯曲作用产生的纯机械应变，能以高达6853的大应变灵敏系数稳定且可重复地显著改变掺镨Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3外延薄膜的光致发光响应。这种光致发光性能与机械弯曲的强关联性源于应变诱导的基质薄膜晶格对称性变化及镨离子(Pr3+)周围局域晶体场改变。特别地，基于云母的特性，该薄膜结构在经历104次弯曲循环后仍保持优异的抗疲劳特性，并在450-780 nm波长范围内具有高光学透过率。本研究为探索铁电薄膜体系中结构对称性与光致发光的关联提供了可行途径，也为开发全无机、可重构、透明柔性光源、光电探测器及可穿戴传感器开辟了新可能。
关键词： 铁电性、光致发光、可穿戴传感器、云母、柔性、透明
更新于2025-09-16 10:30:52
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环境光下使用有机光电子学的脉搏血氧测量
摘要： 氧合血与脱氧血在可见光及近红外光谱范围内的吸光度存在显著差异。脉搏血氧仪采用两种不同波长的光线来测量血液氧饱和度SpO2。目前血氧仪使用的发光二极管(LED)需要额外驱动组件，这会增加传感器的整体体积。本研究展示了一种环境光血氧仪(ALO)，该设备能利用各类环境光源测量光电容积脉搏波信号和SpO2，无需使用LED。通过将光谱滤光片与有机光电二极管结合，制成的ALO在绿光(525 nm)、红光(610 nm)和近红外光(740 nm)波长处具有灵敏度峰值。最终，这款可穿戴ALO在不同室内外光照条件下测量食指的光电容积脉搏波信号和SpO2，其测量结果在正常及缺血状态下均与商用脉搏血氧仪的测量值相互验证。
关键词： 光电容积描记术、有机光电二极管、血氧仪、柔性电子器件、可穿戴传感器
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于可穿戴健康监测的有机多通道光电传感器
摘要： 印刷光电子技术的最新进展及其在可穿戴传感器中的集成，为反射式光电容积脉搏波描记法（PPG）和血氧测定研究开辟了新途径。由发光器和探测器组成的反射模式传感器是反射式血氧仪的关键组件。本文系统研究了反射式血氧传感器设计中元件几何结构、发光器与探测器间距，以及发光器与探测器间光学屏障的应用对传感器性能的优化效果。采用印刷红光与近红外（NIR）有机发光二极管（OLED）及有机光电二极管（OPD），设计了三种传感器几何结构：（1）矩形结构——方形OLED分布于OPD四侧；（2）支架结构——OLED呈支架状环绕方形OPD；（3）圆形结构——OLED形如弧形块环绕圆形OPD。采用支架结构时，红光与NIR通道的PPG信号幅度较矩形结构分别提升39.7%和18.2%；圆形结构则使这两个通道的信号幅度较矩形结构分别提升48.6%和9.2%。此外，采用双通道可穿戴PPG传感器实现测量冗余，并通过逆方差加权与模板匹配算法提升多通道PPG信号的心率检测精度。
关键词： 柔性电子、印刷电子、脉搏血氧测定、有机光电子学、反射式光电容积图传感器、可穿戴传感器
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用沉淀法以氧化锌为基底设计压缩传感器
摘要： 氧化锌纳米颗粒采用沉淀法，以醋酸锌二水合物和氢氧化钠为原料合成。研究了原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）等表征技术对所制备纳米材料的重要性。将所制纳米颗粒用于提升聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等介电聚合物的导电性。通过在合成的不同浓度金属纳米颗粒存在下，对甲基丙烯酸甲酯单体进行原位氧化聚合，制备了聚合物金属纳米复合材料。使用万用表测试其电导率，发现介电聚合物的电导率随半导体浓度增加而提高?；诟媒峁?，所制纳米复合材料可将绝缘泡沫转化为导电泡沫，用于制造压缩传感器。
关键词： 可穿戴传感器，氧化锌（ZnO），压力传感器
更新于2025-09-09 09:28:46