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纳米级传感器可以检测汗液并监测健康状况

时间:2024-05-22 10:50:10 科技赋能

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)纳米电子器件实验室的研究人员开发出一种纳米级晶体管传感器,可以实时扫描液体(例如汗液) 。

实时准确地检测个人的水分、压力或疲劳程度。

Nanolab 主任 Adrian Ionescu 解释说:“汗液中的离子平衡可以提供有关个人身体健康的重要信息。

” “我们的技术可以检测超微浓度存在的离子、质子等基本带电粒子。

不仅可以反映汗液的pH平衡,还能显示疲劳时更复杂的水合状况。

通过调整到合适的功能,可以进一步追踪不同类型的蛋白质,”研究人员最近发表在《ACSNano》杂志上。

正如研究论文中所述,他们首先固定了待分析液体在先进 FinFET 晶体管上流动的微流体通道。

当分子通过时,它们的电荷会干扰传感器的动作,使其能够推断出流体的成分。

该组件不仅承载传感器,其晶体管和电路也放大信号。

分层设计用于将电子元件与液体物质隔离。

“一般来说,我们必须使用传感器进行检测,使用电路来计算和放大信号,”该研究论文的主要作者 Sara Rigante 解释道。

“在我们的芯片中,传感器和电路存在于同一组件中。

这使其成为“传感电路”。

这种接近性确保信号不会受到干扰或改变,从而使我们能够实现极其稳定和准确的测量。

“由于晶体管的尺寸只有 20 纳米,它可以将整个传感器网络放置在一个芯片上,从而使每个传感器能够定位不同的颗粒。

因此我们可以检测汗液中的钙、钠或钾。

”Rigante 说。

EPFL 的传感器之所以能从竞争对手中脱颖而出,是因为它更稳定、与现有电子元件 (CMOS) 兼容、超低功耗且易于在更大的传感器阵列中重新创建。

“在生物传感器领域,人们对纳米技术进行了大量研究。

,特别是关于硅纳米线和碳纳米管。

”但这些技术通常不够稳定,无法用于当前的工业应用,”Ionescu 说,“我们开发的传感器始于非常强大且先进的技术,并使其适应液体栅极 FinFET 结构的传感需求。

这种电子元件使其易于操作数以百万计的“此外,它不是一项能源密集型技术。

“只需一块太阳能电池即可为 1 个传感器供电,”Ionescu 说。

研究人员使用微型泵循环液体进行了测试。

目前,研究人员正在研究一种通过毛细作用将汗液吸入微流体管的方法。

这种方法有可能消除对连接到小型分析绷带的微型泵的需求。