我們的身體發(fā)出大量信號(hào)，包括化學(xué)物質(zhì)，電脈沖，機(jī)械位移，這些信號(hào)可以提供有關(guān)我們健康的大量信息。但是，可以檢測(cè)這些信號(hào)的電子傳感器通常是由易碎的無(wú)機(jī)材料制成，可以防止它們?cè)谖覀兊钠つw上或在體內(nèi)彎曲或彎曲。

最近的技術(shù)進(jìn)步使可伸展的傳感器成為可能，但是它們的形狀變化會(huì)影響所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，許多傳感器無(wú)法收集和處理人體最微弱的信號(hào)。

芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院(PME)的新傳感器設(shè)計(jì)有助于解決該問(wèn)題。通過(guò)結(jié)合優(yōu)化晶體管之間應(yīng)變分布的圖案化材料，研究人員創(chuàng)造了可伸縮的電子設(shè)備，該電子設(shè)備不受變形的影響較小。他們還在設(shè)計(jì)中創(chuàng)建了幾個(gè)電路元件，這可能會(huì)導(dǎo)致更多類(lèi)型的可拉伸電子設(shè)備。

研究結(jié)果發(fā)表在《自然電子》雜志上。助理 泗洪王教授，誰(shuí)領(lǐng)導(dǎo)的研究中，已經(jīng)在測(cè)試他的設(shè)計(jì)作為一個(gè)診斷工具為肌萎縮側(cè)索硬化癥，使肌肉失去控制的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

他說(shuō)：“我們希望開(kāi)發(fā)可以與人體整合的新型電子產(chǎn)品。” “這種新設(shè)計(jì)使電子產(chǎn)品可以在不損害數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行擴(kuò)展，最終可以幫助我們采用一種非臨床方法來(lái)監(jiān)測(cè)我們的健康狀況。”

設(shè)計(jì)剛度模式

在設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)，研究人員使用了圖案化的應(yīng)變分布概念。在制作晶體管時(shí)，他們使用了由彈性體(一種彈性聚合物)制成的基板。它們改變了彈性體層的密度，這意味著一些彈性體保持較軟，而另一些彈性體保持剛性。較硬的層(被研究人員稱(chēng)為“彈性體”)被用于有源電子區(qū)域。

設(shè)計(jì)的特寫(xiě)視圖，允許電子設(shè)備伸展而不會(huì)破壞數(shù)據(jù)。圖片提供：Wang Group提供

結(jié)果是晶體管陣列在拉伸和彎曲時(shí)與未變形時(shí)具有幾乎相同的電性能。實(shí)際上，當(dāng)拉伸高達(dá)100%時(shí)，它們的性能差異不到5%。

他們還使用該概念設(shè)計(jì)和制造其他電路部件，包括或非門(mén)，環(huán)形振蕩器和放大器。NOR門(mén)用于數(shù)字電路，而環(huán)形振蕩器用于射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)。通過(guò)使這些零件成功拉伸，研究人員可以制造出更加復(fù)雜的電子產(chǎn)品。

他們開(kāi)發(fā)的可伸縮放大器是第一個(gè)能夠放大至幾毫伏的微弱電生理信號(hào)的類(lèi)似皮膚的電路。這對(duì)于感知人體最弱的信號(hào)(例如來(lái)自肌肉的信號(hào))非常重要。

王說(shuō)：“現(xiàn)在，我們不僅可以收集信號(hào)，還可以在皮膚上處理和放大信號(hào)。” 當(dāng)我們能夠連續(xù)感應(yīng)信號(hào)時(shí)，這對(duì)于電生理感應(yīng)的未來(lái)是非常重要的一步。”

潛在的新診斷工具

Wang已經(jīng)與一位醫(yī)生合作，以測(cè)試其設(shè)計(jì)作為ALS的診斷工具。通過(guò)測(cè)量來(lái)自肌肉的信號(hào)，研究人員希望能夠更好地診斷該疾病，同時(shí)了解該疾病如何影響身體。

他們還希望在可以植入體內(nèi)的電子產(chǎn)品中測(cè)試其設(shè)計(jì)，并為各種身體信號(hào)創(chuàng)建傳感器。

Wang說(shuō)：“通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在可以完成許多以前不可能完成的事情。” “我們不僅希望幫助有需要的人，而且希望將健康監(jiān)測(cè)帶出診所，以便患者可以在日常生活中監(jiān)測(cè)自己的信號(hào)。”

　　免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場(chǎng)無(wú)關(guān)。財(cái)經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。 如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！