用于心搏监测的InGaN / GaN单片光子芯片。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:54
文章英文标题
Monolithic InGaN/GaN photonic chips for heart pulse monitoring.
正文
光电容积脉搏波( PPG )是一种利用单色光源和光电传感器记录血管血容量变化的无创检测方法，可用于提取心脏相关心搏信息。这里，我们演示了在含有InGaN / GaN多量子阱( MQWs )的同一GaN-on-sapphire晶片上集成发光二极管( LEDs )和光电探测器( PDs )制备单片光子芯片，MQWs同时作为LEDs中的发光二极管和PDs中的探测器，并对其机理进行了研究。在反射模式下工作的芯片是倒装芯片结合在柔性聚二甲基硅氧烷( PDMS )条上，使蓝宝石表面与皮肤紧密接触。对LED和PD的光学和电学特性进行了深入的表征，证实了使用相同MQW的PD能够检测出LED的反射光。通过将芯片贴附在腕关节上，可以从动脉血流中获取PPG心搏信号，从而验证了所提出的单片机的可行性。
文章内容（英文）
Photo-plethysmography (PPG) making use of a monochromic light source and a photoelectric sensor is a non-invasive detection method to record blood volume changes in vessels and can be used to extract cardiac-related heart pulse information. Here, we demonstrated the fabrication of a monolithic photonic chip by integrating light-emitting diodes (LEDs) with photodetectors (PDs) on the same GaN-on-sapphire wafer containing InGaN/GaN multi-quantum wells (MQWs). The MQWs simultaneously act as light emitters in the LEDs and detectors in the PDs, and their mechanism has been studied. The fabricated chip operating in reflection mode is flip-chip bonded on a flexible polydimethylsiloxane (PDMS) strip, enabling the sapphire surface in close contact with the skin. The optical and electrical properties of the LED and PD have been thoroughly characterized, confirming that the PDs using identical MQWs can detect the reflected light from the LEDs. By attaching the chip to the wrist, PPG heart pulse signals from the arterial blood flow can be obtained, thereby verifying the feasibility of the proposed monolithic chip.
来源出处
Journal|[J]Optics LettersVolume 45, Issue 18. 2020. PP 4992-4995
DOI
https://doi.org/10.1364/OL.400733
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