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  隨著科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，人們的健康問(wèn)題日益突出，各類疾病如心血管疾病、睡眠呼吸暫停綜合征等死亡率高居不下，這類疾病死亡率較高的一個(gè)主要原因是，病情發(fā)生后缺乏及時(shí)的預(yù)警措施，致使病人無(wú)法采取預(yù)防手段，進(jìn)而導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)最佳治療時(shí)機(jī)。健康實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

  現(xiàn)有健康檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)往往需要通過(guò)藍(lán)牙、WIFI、ZIGBEE等無(wú)線傳輸技術(shù)，將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)設(shè)備端，由移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行報(bào)警，一旦脫離移動(dòng)設(shè)備，這些傳感器便無(wú)法單獨(dú)預(yù)警；此外，由于監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)多由傳感器和報(bào)警部件（蜂鳴器、振動(dòng)馬達(dá)等）串聯(lián)而成，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性等于傳感器部件可靠性與報(bào)警部件可靠性乘積，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的故障均會(huì)導(dǎo)致整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)的失效，因此多部件串聯(lián)會(huì)大大影響系統(tǒng)可靠性。

  近年來(lái)，納米材料的高速發(fā)展為健康監(jiān)測(cè)提供了新的技術(shù)手段，石墨烯、碳納米管等材料被廣泛應(yīng)用于心率、呼吸等健康參數(shù)的檢測(cè)。然而現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)主要通過(guò)電阻或電容等電學(xué)信號(hào)的變化來(lái)反應(yīng)力學(xué)信號(hào)的變化，雖然其靈敏度可以達(dá)到很高，但這些方法仍需要借助外部設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自身報(bào)警。因此，開發(fā)一款集成檢測(cè)和報(bào)警功能于一體的電子器件，是一項(xiàng)極具啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的工作。

  近日，重慶大學(xué)光電學(xué)院陳顯平教授和電氣工程學(xué)院陶璐琪研究員團(tuán)隊(duì)，提出一種監(jiān)控預(yù)警于一體的新型電子器件。利用激光直寫技術(shù)將聚酰亞胺還原成多孔石墨烯材料，基于其多孔特性，該器件一方面能夠通過(guò)力敏特性感知呼吸、脈搏等生理信號(hào)；另一方面還可以通過(guò)自身的熱聲效應(yīng)發(fā)出報(bào)警聲音。

  在該工作中，研究者通過(guò)優(yōu)化不同圖案（正方形、鋸齒形和窗戶形）以實(shí)現(xiàn)兼顧多孔石墨烯的機(jī)械性能和聲學(xué)性能。其中百葉窗形電子皮膚的最高靈敏度（GF）高達(dá)316.3，這表明它對(duì)檢測(cè)微弱的生理信號(hào)具有極高的靈敏度；此外，其能夠在200 Hz到20 kHz的寬帶頻率下發(fā)出聲音，在檢測(cè)到呼吸中斷時(shí)會(huì)發(fā)出高頻聲音報(bào)警。

  得益于其良好的力敏探測(cè)和發(fā)聲報(bào)警能力，石墨烯電子皮膚器件可以廣泛應(yīng)用于心血管疾病、睡眠呼吸暫停等疾病的健康監(jiān)測(cè)和預(yù)警。此外，該方法將檢測(cè)和報(bào)警功能集成在一個(gè)器件中，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，為傳感器的多功能集成開辟了一條新的途徑。相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201904706)上。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904706