增加了可折叠高性能防水晶体管的生物传感器可长期植入大脑

2019-03-06 16:01:16 来源:未知

哥伦比亚大学的科学家们开发出可折叠而又功能强大的防水晶体管,这些装置可用于构建小型化医疗传感器,脑机接口或长期植入物。硅基晶体管与液体不能很好地混合,因为它们的金属元件可能在几秒钟内发生短路或腐蚀。而为它们安装刚性的防水装置又会使得电子设备体积庞大且难以植入。

对于必须同时具有柔韧性和防水性的设备 - 例如医疗传感器 - 塑料有机电子产品是未来的有前途的解决方案,但目前,它们的性能远远落后于其硅制的兄弟。

增加了可折叠高性能防水晶体管的生物传感器 可长期植入大脑

由Dion Knodagholy,Jennifer Gelinas和George Spyropoulos领导的研究团队现已开发出有望成为两全其美的产品:可折叠的防水晶体管,其速度足以支持实时等高性能应用医疗监控或植入式脑机接口。

晶体管的基本组成部分是电荷载流子源自的“源极”,代表电荷端点的“漏极”和连接两者的“沟道”。这里的主要创新是晶体管通道的独特设计。

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这种晶体管可以使用离子,身体的电荷载体进行通信,其速度足够快,可以执行神经生理学所需的复杂计算,即神经系统功能的研究,它由完全生物相容的材料制成,可以与离子和电子相互作用,从而更有效地与身体的神经信号进行通信。

通道由导电聚合物制成。当离子穿过它时,嵌入通道本身的补充离子与它们相互作用,有效地缩短了它们在通往晶体管漏极的路上所需的距离。与相同尺寸的类似离子装置相比,这种技巧将晶体管的性能提高了一个数量级。

研究人员证明了他们的技术在脑电图(EEG)中的应用,记录了头皮表面的人脑波。由于尺寸和性能的改进,传感器的接触尺寸可以减少五个数量级,整个装置可以轻松地适应于毛囊之间,从而为患者带来更舒适的体验。

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在生物监测方面,其他用途可能包括心脏,肌肉和眼球运动的记录。闭环装置例如用于治疗某些形式的难治性癫痫的装置,也是未来可能的应用。

生物传感器(biosensor),是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。

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