重庆大学陈显平教授和陶璐琪研究员团队在健康监控自预警一体化器件上取得进展

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随着科技进步和社会发展，人们的健康问题日益突出，各类疾病如心血管疾病、睡眠呼吸暂停综合征等死亡率高居不下，这类疾病死亡率较高的一个主要原因是，病情发生后缺乏及时的预警措施，致使病人无法采取预防手段，进而导致错过最佳治疗时机。健康实时监控和预警一直是国内外学者的研究热点。

现有健康检测预警系统往往需要通过蓝牙、WIFI、ZIGBEE等无线传输技术，将传感器数据发送至移动设备端，由移动设备进行报警，一旦脱离移动设备，这些传感器便无法单独预警；此外，由于监控预警系统多由传感器和报警部件（蜂鸣器、振动马达等）串联而成，整个系统的可靠性等于传感器部件可靠性与报警部件可靠性乘积，任何一个环节的故障均会导致整个预警系统的失效，因此多部件串联会大大影响系统可靠性。

近年来，纳米材料的高速发展为健康监测提供了新的技术手段，石墨烯、碳纳米管等材料被广泛应用于心率、呼吸等健康参数的检测。然而现有检测技术主要通过电阻或电容等电学信号的变化来反应力学信号的变化，虽然其灵敏度可以达到很高，但这些方法仍需要借助外部设备进行预警，无法实现自身报警。因此，开发一款集成检测和报警功能于一体的电子器件，是一项极具启发性和挑战性的工作。

近日，重庆大学光电学院陈显平教授和电气工程学院陶璐琪研究员团队，提出一种监控预警于一体的新型电子器件。利用激光直写技术将聚酰亚胺还原成多孔石墨烯材料，基于其多孔特性，该器件一方面能够通过力敏特性感知呼吸、脉搏等生理信号；另一方面还可以通过自身的热声效应发出报警声音。

在该工作中，研究者通过优化不同图案（正方形、锯齿形和窗户形）以实现兼顾多孔石墨烯的机械性能和声学性能。其中百叶窗形电子皮肤的最高灵敏度（GF）高达316.3，这表明它对检测微弱的生理信号具有极高的灵敏度；此外，其能够在200 Hz到20 kHz的宽带频率下发出声音，在检测到呼吸中断时会发出高频声音报警。

得益于其良好的力敏探测和发声报警能力，石墨烯电子皮肤器件可以广泛应用于心血管疾病、睡眠呼吸暂停等疾病的健康监测和预警。此外，该方法将检测和报警功能集成在一个器件中，大大提高了系统的可靠性，为传感器的多功能集成开辟了一条新的途径。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201904706)上。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904706

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