近日，上海交通大学密西根学院副教授Yuljae Cho课题组的四名本科生在影响因子为 4.6、期刊引用报告排名前2%的International Journal of Energy Research（《国际能源研究期刊》）上发表题为Patchable Transparent Standalone Piezoelectric P(VDF-TrFE) Film for Radial Artery Pulse Detection（《用于径向动脉脉冲检测的可贴片透明独立压P(VDF-TrFE)薄膜》）的研究论文。赵栗在为论文的通讯作者，论文共同第一作者为学院本科生胡漪安、黄舜尧和高语嘉，共同作者为金张思媛。自研究项目于 2023 年春季作为本科研究课程 ECE4900J 启动以来，课题组已在《RSC Advances》 和《International Journal of Energy Research》等两本SCI期刊上发表成果。
这篇发表在能源研究期刊上的论文提出了一种基于压电效应的生物传感器，可以连续实时监测健康状况，及时发现由慢性或心血管疾病引起的异常。尽管基于压电效应的无源传感器不断取得进展，但许多生物应用传感器仍然面临不少挑战，主要包括具有生物不相容性的有毒物质、涉及复杂制造过程的传感器结构、以及缺乏用于医疗数据分析的机器学习算法等。由密院学生开展的研究工作旨在使用生物相容性压电聚合物材料(P(VDF-TrFE))实现高压电输出响应，以实现准确的生理信号采集。研究小组通过在结晶过程中引导偶极子-偶极子相互作用的溶剂退火方法，解决了P(VDF-TrFE)聚合物压电输出响应低的问题：聚合物薄膜可以形成更高的铁电β相，使得压电输出响应增强。此外，研究通过一种简单且可扩展的方法生产了一种无需支撑物的压电聚合物，这种聚合物可以直接附着在任何弯曲的表面上，比如人体皮肤上。这一方法实现了一种可贴片的生物传感器，可以用于连续和实时的健康监测。
近几十年来，人口老龄化已成为一个突出的社会问题。由于罹患慢性病或心血管疾病，老年人对医疗保健的需求不断增加。由于近年来各种生物医学传感器和机器学习技术的发展，可以预见在未来，通过使用可穿戴生物传感器可以实现实时健康监测技术，将从根本上改变目前以医院为基础的医疗保健系统，使其成为个性化的家庭医疗系统。然而，基于可穿戴医疗设备的实时、连续监测功能的技术尚处于早期发展阶段。由于材料毒性、设备结构复杂性以及缺乏用于医疗数据分析的机器学习算法，在使用个性化生物医学设备收集实时、连续的生理信号一直颇具挑战。课题组开发的可穿戴生物传感器能够准确地将生理信号转换为电信号，从而可以通过机器学习算法进行分析，有望为解决当前实时和连续健康监测的瓶颈问题提供一条有前景的途径。
论文链接：
https://www.hindawi.com/journals/ijer/2023/2213988/
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2023/ra/d3ra05932d
作者简介
胡漪安，上海交通大学密西根学院大三学生。研究领域包括可穿戴电子器件和集成电路。
黄舜尧，上海交通大学密西根学院大三学生。研究领域主要包括可穿戴传感技术和机器学习。
高语嘉，上海交通大学密西根学院大四学生。参加学院全球学位通项目，目前在美国密西根大学信息学院就读。研究领域主要包括柔性传感技术。
金张思媛，上海交通大学密西根学院大四学生，即将在上海交通大学攻读硕士学位。研究领域主要包括可穿戴能源收集技术。
指导教师简介
赵栗在博士于2020年加入上海交通大学密西根学院，现任副教授。他毕业于牛津大学并获得博士学位，曾任剑桥大学研究助理。研究领域主要包括用于能量收集的自供电电子器件，以及用于节能的新型纳米材料光电器件。
