CMOS互換のジルコニア系フィルムを用いたフォトプレチスモグラフィーセンサーによる高精度・高感度ヘルスモニタリング

科学分野:

• 生体医工学;材料科学;心血管技術

背景:

• フォトプレチスモグラフィー（PPG）は、心拍数や血中酸素飽和度（SpO2）などの心血管パラメータをモニタリングするための非侵襲的な方法です。;既存のPPGデバイスは、剛性、かさばり、高コスト、消費電力、およびモーションアーチファクトへの感受性といった問題を抱えています。;信頼性の高いアクセス可能なヘルスモニタリングのために、改良されたPPGセンサーが必要です。

研究 の 目的:

• 新規の自己発電型、小型、低コストPPGセンサーを開発すること。;現在の市販PPG技術の限界を克服すること。;PPG測定の安定性と精度を向上させること。

主な方法:

• CMOS互換の蛍石型強誘電体/焦電体HfₓZr₁₋ₓO₂薄膜フォトディテクターを利用しました。;自己発電型、小型のフォトディテクターデバイスを開発しました。;従来のPPGデバイスと比較してセンサー性能を評価しました。

主要な成果:

• 新規フォトディテクターは、応答性を26%向上させ、感度を23%改善しました。;SpO2推定において高い精度（エラー率<2%）を達成しました。;微小血管組織における血流量の変化を検出する上で優れた性能を示しました。

結論:

• 開発された自己発電型PPGセンサーは、既存技術の主要な限界を克服します。;センサーは、心血管パラメータモニタリングのための性能を向上させます。;この技術は、ヘルスモニタリングアプリケーションでの広範な採用に向けて大きな可能性を秘めています。