可穿戴的多功能光学传感器基于Er³⁺/Yb³⁺联合剂的Gd₂O₃纳米粒子和形U形纤维

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 光学传感器 光学传感器

背景情况:

• 可穿戴式传感器对于健康监测和人机交互至关重要.
• 使用单个可穿戴传感器同时监测温度和应力仍然是一个重大挑战.
• 现有的可穿戴技术往往缺乏全面生理评估所需的灵敏度和多功能性.

研究的目的:

• 开发一种可穿戴的多功能光学传感器,用于同时监测温度和应力.
• 为了证明传感器在实时生理数据采集方面的能力.
• 为了验证传感器的性能,用于健康监测应用.

主要方法:

• 使用Er3+/Yb3+联合合的Gd2O3纳米粒子集成到一个缩的U形纤维中,制造一个可穿戴的光学传感器.
• 通过特定发射波长 (562 nm 和 522 nm) 的光强度比 (FIR) 传感温度.
• 通过监测522纳米的光强度变化来感应应力,独立于温度变化.

主要成果:

• 达到大约0.16°C的温度分辨率.
• 显示压力灵敏度为7% kPa-1 和压力低检测极限为127 Pa.
• 获得了20毫秒的快速响应时间,用于压力感应.
• 成功监测了运动前后的人类皮肤温度和心脏/呼吸率.
• 通过比较来自不同身体部位的心率和呼吸率测量结果,验证了准确性.

结论:

• 拟议的可穿戴多功能光学传感器有效地同时监测温度和应力.
• 该传感器具有高灵敏度,快速响应,并具有非侵入性健康监测的绝佳潜力.
• 这项技术为先进的可穿戴健康跟踪系统提供了一个有前途的平台.