中国科学院院长春应化所张强课题组–使用明胶纳米纤维作为可穿戴传感器制备的氧化石墨烯薄膜用于监测心血管健康 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子app

通过静电纺丝制备的明胶纳米纤维薄膜，其拉伸实效应力为35 mpa，比传统聚丙烯酰胺水凝胶（<0.2 mpa）强，韧性是网状水凝胶（0.2-1.0 mpa）、一些工程塑料如聚乙烯薄膜（16 mpa）和聚砜（1-10 mpa）的两倍。通过高温处理将其加工成具有高导电性的氧化石墨烯膜。提供了使用明胶制备氧化石墨烯膜的简单方法。使用氧化石墨烯膜制造高灵敏度和响应性可穿戴传感器，其能够进行声音识别、心动图记录和脉冲光谱测量。心尖心电图与血流动力学心脏健康密切相关，反映了心室收缩、射血、心脏舒张、半月瓣开/关、房室瓣膜开/关等心脏过程。开发的心脏传感器可用于测量动脉僵硬度指数、脉冲谱的衍生物，可用于评估动脉壁僵硬度和健康状况。使用开发的传感器，可以将检测结果无线中传输到移动设备以进行个人心脏健康监测。

figure 1. cgf传感器的制造工艺和结构：a）传感器制造过程的示意图；b）纳米纤维明胶膜的sem图像，比例尺：2μm；c）使用尺寸为3cm×2.5 cm×1mm的明胶纳米纤维膜提升600g水瓶子的示意图；d）明胶纳米纤维膜的应力-应变曲线；1（黑色曲线）：明胶膜，2（红色曲线）：聚乙烯薄膜。

figure 2. cgf的表征：a）在300-800℃下处理的cgf的拉曼光谱和tga曲线；b）在800℃下碳化的cgf的高分辨率tem图像；c）在800℃碳化的cgf的xps c1s光谱；d）在300-800℃碳化的cgf的xps c1s和n 1s光谱；不同处理温度下n 1s与c ls的面积比；e）cgf的电导率随碳化温度的变化；f）pdms表面上cgf的sem截面图。

figure 3. cfg传感器的应用和心动周期示意图：a）电阻随施加的压力而变化；b-e）当佩戴者说“嗨”，说“你好”，说“科学”和呼吸时，实时阻力发出信号；f）检测到26岁志愿者的心跳时，实时阻力信号；g）（f）的局部放大；h）acg信号心动周期响应五个阶段的示意图。

figure 4. cfg传感器在桡动脉传感中的应用：a）脉搏检测的照片；b）检测26岁志愿者的脉搏时，实时电阻信号；c）（b）的局部放大；d）（c）的局部放大；e）检测26岁志愿者的脉搏时，实时电容信号；f）（e）的局部放大；g）使用智能手机监视脉搏拍的示意图和智能手机中检测结果的图像。

相关研究成果于2019年由中国科学院院长春应化所张强课题组，发表在adv. mater. technol.（doi: 10.1002/admt.201900540）上。原文：graphene oxide films prepared using gelatin nanofibers as wearable sensors for monitoring cardiovascular health。

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