增加了可折疊高性能防水晶體管的生物傳感器可長(zhǎng)期植入大腦
2019-03-06 16:01:16 未知哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出可折疊而又功能強(qiáng)大的防水晶體管，這些裝置可用于構(gòu)建小型化醫(yī)療傳感器，腦機(jī)接口或長(zhǎng)期植入物。硅基晶體管與液體不能很好地混合，因?yàn)樗鼈兊慕饘僭赡茉趲酌腌妰?nèi)發(fā)生短路或腐蝕。而為它們安裝剛性的防水裝置又會(huì)使得電子設(shè)備體積龐大且難以植入。
對(duì)于必須同時(shí)具有柔韌性和防水性的設(shè)備 - 例如醫(yī)療傳感器 - 塑料有機(jī)電子產(chǎn)品是未來(lái)的有前途的解決方案，但目前，它們的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其硅制的兄弟。
由Dion Knodagholy，Jennifer Gelinas和George Spyropoulos領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出有望成為兩全其美的產(chǎn)品：可折疊的防水晶體管，其速度足以支持實(shí)時(shí)等高性能應(yīng)用醫(yī)療監(jiān)控或植入式腦機(jī)接口。
晶體管的基本組成部分是電荷載流子源自的“源極”，代表電荷端點(diǎn)的“漏極”和連接兩者的“溝道”。這里的主要?jiǎng)?chuàng)新是晶體管通道的獨(dú)特設(shè)計(jì)。
這種晶體管可以使用離子，身體的電荷載體進(jìn)行通信，其速度足夠快，可以執(zhí)行神經(jīng)生理學(xué)所需的復(fù)雜計(jì)算，即神經(jīng)系統(tǒng)功能的研究，它由完全生物相容的材料制成，可以與離子和電子相互作用，從而更有效地與身體的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行通信。
通道由導(dǎo)電聚合物制成。當(dāng)離子穿過(guò)它時(shí)，嵌入通道本身的補(bǔ)充離子與它們相互作用，有效地縮短了它們?cè)谕ㄍw管漏極的路上所需的距離。與相同尺寸的類(lèi)似離子裝置相比，這種技巧將晶體管的性能提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
研究人員證明了他們的技術(shù)在腦電圖（EEG）中的應(yīng)用，記錄了頭皮表面的人腦波。由于尺寸和性能的改進(jìn)，傳感器的接觸尺寸可以減少五個(gè)數(shù)量級(jí)，整個(gè)裝置可以輕松地適應(yīng)于毛囊之間，從而為患者帶來(lái)更舒適的體驗(yàn)。
在生物監(jiān)測(cè)方面，其他用途可能包括心臟，肌肉和眼球運(yùn)動(dòng)的記錄。閉環(huán)裝置例如用于治療某些形式的難治性癲癇的裝置，也是未來(lái)可能的應(yīng)用。
生物傳感器(biosensor)，是一種對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識(shí)別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）、適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等等）及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。
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