技術(shù)的最新進(jìn)展為使用可穿戴和可植入傳感器監(jiān)測(cè)患者健康的各種指標(biāo)開辟了許多可能性。穿戴式壓力傳感器設(shè)計(jì)用于對(duì)很小的體壓變化做出響應(yīng)，因此可以高度靈敏地實(shí)時(shí)監(jiān)視諸如脈搏率，血壓，呼吸率甚至聲帶振動(dòng)的細(xì)微變化等物理功能。

當(dāng)傳感器中的物質(zhì)“門控”或允許選定的壓力信號(hào)傳遞到晶體管時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種響應(yīng)，晶體管隨后將這些信號(hào)傳導(dǎo)并放大以進(jìn)行檢測(cè)。新型晶體管有機(jī)電化學(xué)晶體管(OECT)在較低的電壓和功耗下表現(xiàn)出了出色的信號(hào)放大能力。但是，幾乎沒有探索將OECT用于壓力傳感器，因?yàn)樗鼈兺ǔＥc對(duì)外部壓力反應(yīng)不佳的液體門控物質(zhì)配對(duì)使用。

寺崎市生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所(TIBI)的一個(gè)協(xié)作小組找到了解決此問題的方法，以便為可穿戴壓力傳感器開發(fā)軟OECT。他們首先對(duì)一種固體門控物質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，該門控物質(zhì)是一種帶電荷的凝膠狀物質(zhì)，稱為離子水凝膠。由于這種凝膠的物理特性，當(dāng)與OECTs一起使用時(shí)，他們成功地證明了改進(jìn)的壓力感測(cè)能力。

然后，該團(tuán)隊(duì)通過制造具有微小金字塔形微結(jié)構(gòu)的離子水凝膠，進(jìn)一步提高了這一發(fā)現(xiàn)的步伐，這有助于增加可以測(cè)量的壓力敏感性。TIBI團(tuán)隊(duì)的一部分Yangyang Zhu博士解釋說：“響應(yīng)于施加的壓力，水凝膠微結(jié)構(gòu)的變形會(huì)增加?xùn)烹姌O處的電容變化。” “這增強(qiáng)了檢測(cè)非常細(xì)微的壓力信號(hào)的能力。”

研究小組還發(fā)現(xiàn)，微結(jié)構(gòu)水凝膠使他們獲得了更高的壓力靈敏度，可以通過改變施加的柵極電壓來調(diào)節(jié)壓力靈敏度。此外，這種優(yōu)化的傳感器可以在低工作電壓和低功耗下工作。這些功能結(jié)合在一起，可以制造出經(jīng)濟(jì)，持久且節(jié)能的高性能壓力傳感器-對(duì)于旨在收集長(zhǎng)期實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的設(shè)備而言，優(yōu)勢(shì)顯而易見。

“低成本，低功耗和高靈敏度是OECT的固有優(yōu)勢(shì)。這是使用軟水凝膠作為門控介質(zhì)，這是OECT在壓力感測(cè)應(yīng)用中的首次展示，”張世明博士說， TIBI的附屬教師，是大學(xué)電氣與電子工程系的助理教授。“這為OECTs未來的體內(nèi)壓力傳感應(yīng)用打開了新的機(jī)遇。”

TIBI主任Ali Khademhosseini博士說：“對(duì)于需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的患者來說，擁有節(jié)能，持久的壓力傳感設(shè)備是一項(xiàng)真正的資產(chǎn)，并且可以促進(jìn)在家中自我監(jiān)測(cè)的能力。”和首席執(zhí)行官。“在壓力傳感器開發(fā)方面所取得的進(jìn)步是我們?yōu)楦纳苹颊呓】邓龅脑S多工作之一。”

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