Органический фотодиод (OPD) обнаруживает красный и зеленый органические светодиоды (OLED). Устройство измеряет артериальное насыщение кислородом и частоту сердечных сокращений с той же точностью, что и обычные приборы, пульсоксиметры, сделанные из кремния.
Рис.1 сенсорный пульсоксиметр
В будущем фитнес-трекеры могут добавить показатель уровня кислорода в крови в список жизненно важных показателей, измеряемых с помощью новой технологии, разработанной специалистами из UC Berkeley.
«Сейчас на рынке существуют различные пульсоксиметры, измеряющие пульс и уровень насыщения крови кислородом, но эти приборы используют обычную твердую электронику и обычно крепятся на пальцы или мочку уха» - говорит Ана Ариас, доцент кафедры электронной инженерии и компьютерных технологий и глава группы специалистов из UC Berkeley, разрабатывающей новый органический оптоэлектронный сенсор. С переходом от кремниевого к органическому или углеродному дизайну, исследователи смогут создать устройство, которое в конечном счете будет тонким, недорогим и достаточно гибким, чтобы наклеиваться как пластырь во время пробежки или подъема в гору. Инженеры провели сравнительный анализ нового прототипа и обычного пульсоксиметра и обнаружили, что показатели пульса и содержания кислорода в обоих случаях были одинаково точны. (Команда исследователей опубликовала свои исследования в журнале Nature Communications , 10 декабря 2014)
Новая технология составит конкуренцию кремнию
Обычные пульсоксиметры используют светодиоды (LED) для отправления красного и инфракрасного света через кончик пальца или мочку уха. Сенсоры обнаруживают, сколько света выходит с другой стороны. Яркая, богатая кислородом кровь поглощает больше инфракрасного света, тогда как более темная бедная кислородом кровь поглощает больше красного света. Отношение двух этих длин волн и показывает уровень кислорода в крови. Ана Ариас и ее группа студентов (Claire Lochner, Yasser Khan и Adrien Pierre) используют для органических сенсоров красный и зеленый свет, который дает сопоставимые различия между красным и инфракрасным, когда те разграничивают высокий и низкий уровни кислорода в крови.
Используя систему обработки, основанную на поиске решений, исследователи установили зеленый и красный органический светодиод и прозрачные световые детекторы на гибкий кусок пластика. Обнаружив ток свежей артериальной крови, устройство может посчитать пульс.
- «Мы показали, что, если вы проводите измерения с различными длинам волны, это работает, и если вы используете нетрадиционные полупроводники, это тоже работает»,- говорит Ариас.
- «Так как органические электронные устройства очень гибкие, их легко расположить на теле».
Ариас добавляет, что так как компоненты обычных оксиметров достаточно дороги, их приходится дезинфицировать после использования. Напротив, «органические устройства достаточно дешевы для того, чтобы быть одноразовыми как обычный пластырь, и вы можете выкинуть его после использования», говорит она.
Данному исследованию оказали поддержку The National Science Foundation и Flextech.
Автор: Sarah Yang, UC Berkeley