隨著電子產(chǎn)品尺寸的縮小和靈活性的提高，為其供電變得越來越難。現(xiàn)在，日本的一個研究團隊將一種微小、有效的太陽能電池與一種柔性生物傳感器結(jié)合在一起，創(chuàng)造出一種能夠自供電的心跳監(jiān)測器。

這是日本理化學(xué)研究所（RIKEN）應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心（位于埼玉縣）的Takao Someya團隊的最新研究成果。該成果建立在他們的超柔性、可清洗和透氣的可穿戴傳感器資源庫之上。除超柔性、可清洗和透氣這些特點外，這些傳感器還非常漂亮：有些類似于光滑的金色紋身，還有些則帶有綠色和紅色LED燈。

上周Nature上發(fā)表的他們的文章介紹說，這一新的自供電功能首次解決了該團隊多年前遇到的一個問題：如何在沒有電線的情況下保持穩(wěn)定的電力供應(yīng)？

Someya團隊的資深科學(xué)家Kenjiro Fukuda說：“我們發(fā)現(xiàn)，如果我們只使用電池作為電源，就會面臨不穩(wěn)定的輸出功率這個問題，因為我們無法避免電池更換/充電的問題。”

為此，該團隊花了三年的時間為他們的傳感器研究輕型自供電系統(tǒng)。Fukuda指出，這需要大量的試錯；最終，他們將一種電子生物傳感器與一種柔性光伏電池（這種電池是該團隊以前創(chuàng)造的一種用于紡織品的電池）集成，從而解決了問題。

這種太陽能電池只有大約10納米寬，由包括氧化鋅在內(nèi)的不同材料層制成，與類似的柔性太陽能電池相比，其效率更高。這些材料層采用納米級光柵圖樣制作，可以提高電池的整體效率，并賦予其獨特的彩虹色。

設(shè)備被制造出來后，研究人員將它們貼在了人體皮膚和老鼠心臟組織上，向它們照射亮光，并成功監(jiān)測到了心跳。此外，Nature上與該文章相關(guān)的一篇編輯評論指出，其心率信號比使用外部電源的類似傳感器的信號要好三倍。

柔性太陽能電池能夠?qū)⒏哌_10.5％的光能轉(zhuǎn)換為電能。這篇編輯評論指出，在已報道出來的超柔性設(shè)備能量轉(zhuǎn)換效率值中，這在最高值之列。

Fukuda說，10.5％的轉(zhuǎn)換效率足以為該團隊的心跳監(jiān)測用生物傳感器（其需要的電壓不到1伏特）供電。該團隊模擬典型的室內(nèi)光線條件，在更弱的光線下對設(shè)備進行了測試，這樣的條件下設(shè)備能持續(xù)良好運轉(zhuǎn)。

Fukuda說，目前這項技術(shù)可以用于監(jiān)測運動過程中的心跳。隨著準(zhǔn)確性的提高，該團隊希望它最終能在醫(yī)院中用于監(jiān)測患者的心跳。

接下來，他們將繼續(xù)改進電力供應(yīng)和設(shè)備耐受空氣、水、熱量和壓力的能力。Fukuda說，他們還在探索如何集成其他類型的生物傳感器，以及如何將生物信號和數(shù)據(jù)最好地傳輸給用戶。

“與有線傳輸和/或內(nèi)存設(shè)備的集成是下一步的重要工作，”他指出。