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为新器件发明的生物相容性晶体管

2019-04-16 11:04:49 编辑: 来源:
导读 一种新型离子驱动晶体管,具有生物相容性,因此可安全地用于人体内,用于生物电子应用。研究人员开发出了他们所说的第一种生物相容性离子驱

一种新型离子驱动晶体管,具有生物相容性,因此可安全地用于人体内,用于生物电子应用。研究人员开发出了他们所说的第一种生物相容性离子驱动晶体管,其速度足以实现实时信号传感和脑信号的刺激。由哥伦比亚大学工程系电气工程助理教授Dion Khodagholy领导的团队发明了所谓的内部离子门控有机电化学晶体管(IGT)。该装置通过包含在导电聚合物通道内的移动离子进行操作,以实现涉及整个通道体积的体积电容或离子相互作用,以及缩短的离子传输时间。

您或您的团队每天都使用CAD和/或PLM软件和工具。您习惯了工作流程,并学会了如何适应限制。在本次网络研讨会中,您将了解可以无缝添加现有平台的新工具,以改善工作流程并缩短工程时间。哥伦比亚大学博士后研究员George Spyropoulos解释说:“目前的晶体管并不具备在生理环境中长时间安全可靠运行所需的所有功能。”“我们的目标是设计和开发满足所有这些要求的晶体管,并能够构建更安全,更小巧,更智能的生物电子器件。”

研究人员表示,该团队开发的IGT具有较大的跨导或放大率,可以高速运行,可以独立门控以及微加工,以创建可扩展的适形集成电路。“为了使设备更快,我们修改了材料以拥有自己的移动离子,”Spyropoulos告诉设计新闻。“这样,行进所需的离子距离缩短到聚合物结构内。与具有相同尺寸的其他离子装置相比,这将晶体管的速度提高了一个数量级。“

此外,该设备完全由生物相容性材料制成 - 特别是在人们最喜爱的甜点中发现的日常产品。

“我们的秘密成分是糖,”Spyropoulos说。“糖分子有助于晶体管通道保持水分,使离子的传输更容易,更快。”

在他们的工作中 -在Science Advances上发表的一篇论文中概述 -研究人员展示了该设备能够为人类皮肤提供小而舒适的界面,该界面使用局部放大来记录高质量的神经信号,适用于高级数据处理。

已经存在用于生物电子器件的晶体管。然而,迄今为止,研究人员尚未能够构建具有在人体复杂和敏感环境中安全,可靠和快速操作所需的所有功能的晶体管,Spyropoulos解释道。

“过去,传统的硅基晶体管用于生物电子设备,但必须仔细封装以避免与体液接触 - 既为了患者的安全,又为了设备的正常操作,”他说。“这使得基于这些晶体管的植入物体积庞大且刚性。”

现在,哥伦比亚团队的发明为新一代生物电子设备铺平了道路,这些设备能够记录身体信号并处理它们,检测模式,并提供电或化学刺激来解决问题,Spyropoulos说。

该团队展示了使用它开发的ICT来记录人脑波并从头皮表面进行脑电图(EEG),并发现它易于涂抹在头皮上并且不会引起任何刺激,他说。

“它比任何其他EEG电极小得多,可以适应人类的头发,改善应用过程和可记录的信号,”Spyropoulos解释说。

他说团队对其发明“非常兴奋”,并相信他们开发的产品有很多应用,包括那些可以替代用于治疗某些形式癫痫的现有设备的应用,以及更小,更容易植入的应用,以及其他许多应用。 。

“通过这种速度和放大,加上它们易于微加工,这些晶体管可以应用于许多不同类型的设备,”Spyropoulos说。“我们也很高兴有可能在将来使用这些设备来帮助患者护理。”


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