太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

为确保精度,传感器填充有石墨烯纳米导电材料覆盖的三聚氰胺海绵作为导电层,ecoflex材料作为柔性基板。采用3D打印模具辅助方法制造的柔性传感器具有高精度、良好的重复性和对微压力的显着响应。然而,当用于人体脉搏信号测量时,传感器不可避免地会受到干扰。

成果简介

可穿戴设备的发展呈现出巨大的活力,这对传感器的准确性和一致性提出了更高的要求。本文,太原理工大学Fan Zhang、Shengbo Sang等研究人员在《RSC Adv》期刊发表名为“A highly accurate flexible sensor system for human blood pressure and heart rate monitoring based on graphene/sponge”的论文,研究提出一种灵活的传感系统,用于对人体脉搏波形、血压和心率等参数进行人体健康监测。信号采集部分为垂直结构的压阻式微压柔性传感器。为确保精度,传感器填充有石墨烯纳米导电材料覆盖的三聚氰胺海绵作为导电层,ecoflex材料作为柔性基板。采用3D打印模具辅助方法制造的柔性传感器具有高精度、良好的重复性和对微压力的显着响应。然而,当用于人体脉搏信号测量时,传感器不可避免地会受到干扰。为了准确采集人体健康数据,构建了信号采集与处理系统。该系统可准确采集人体脉搏信号,并具有无创、实时、连续检测人体血压心率参数的功能。与欧姆龙血压计相比,柔性传感系统的血压心率指标误差不超过3%。

图文导读

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图1、 (a) 传感器制造过程示意图,(b) 3D打印模具,脱模得到 (c) 传感器基板。

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图 2、 (a和b)三聚氰胺海绵不同倍率下的光学照片,(c和d)三聚氰胺海绵不同倍率下的SEM照片,(e和f)三聚氰胺海绵不同倍率下覆盖石墨烯的光学照片,(g和h)石墨烯覆盖的三聚氰胺海绵在不同放大倍率下的 SEM 图像。

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图3、 石墨烯覆盖的三聚氰胺海绵压阻式柔性压力传感器传感原理图。

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图4、 传感器传感单元性能

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图5 、(a)下位机分组流程,(b) 信号转换、处理和传输电路设计和(c) 相应的电路物理图,(d) 柔性传感系统和柔性传感器的整体物理图.

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

图6、 (a) 上位机整体框架结构,数据包协议,(b) 柔性传感系统与市售欧姆龙血压计的测量对比。

文献:https://doi.org/10.1039/D1RA08608A

太原理工《RSC Adv》:一种基于石墨烯/海绵的用于人体血压和心率监测的高精度柔性传感器

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