為新器件發(fā)明的生物相容性晶體管

一種新型離子驅(qū)動晶體管，具有生物相容性，因此可安全地用于人體內(nèi)，用于生物電子應用。研究人員開發(fā)出了他們所說的第一種生物相容性離子驅(qū)動晶體管，其速度足以實現(xiàn)實時信號傳感和腦信號的刺激。由哥倫比亞大學工程系電氣工程助理教授Dion Khodagholy領導的團隊發(fā)明了所謂的內(nèi)部離子門控有機電化學晶體管(IGT)。該裝置通過包含在導電聚合物通道內(nèi)的移動離子進行操作，以實現(xiàn)涉及整個通道體積的體積電容或離子相互作用，以及縮短的離子傳輸時間。

您或您的團隊每天都使用CAD和/或PLM軟件和工具。您習慣了工作流程，并學會了如何適應限制。在本次網(wǎng)絡研討會中，您將了解可以無縫添加現(xiàn)有平臺的新工具，以改善工作流程并縮短工程時間。哥倫比亞大學博士后研究員George Spyropoulos解釋說：“目前的晶體管并不具備在生理環(huán)境中長時間安全可靠運行所需的所有功能。”“我們的目標是設計和開發(fā)滿足所有這些要求的晶體管，并能夠構(gòu)建更安全，更小巧，更智能的生物電子器件。”

研究人員表示，該團隊開發(fā)的IGT具有較大的跨導或放大率，可以高速運行，可以獨立門控以及微加工，以創(chuàng)建可擴展的適形集成電路。“為了使設備更快，我們修改了材料以擁有自己的移動離子，”Spyropoulos告訴設計新聞。“這樣，行進所需的離子距離縮短到聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)。與具有相同尺寸的其他離子裝置相比，這將晶體管的速度提高了一個數(shù)量級。“

此外，該設備完全由生物相容性材料制成 - 特別是在人們最喜愛的甜點中發(fā)現(xiàn)的日常產(chǎn)品。

“我們的秘密成分是糖，”Spyropoulos說。“糖分子有助于晶體管通道保持水分，使離子的傳輸更容易，更快。”

在他們的工作中 -在Science Advances上發(fā)表的一篇論文中概述 -研究人員展示了該設備能夠為人類皮膚提供小而舒適的界面，該界面使用局部放大來記錄高質(zhì)量的神經(jīng)信號，適用于高級數(shù)據(jù)處理。

已經(jīng)存在用于生物電子器件的晶體管。然而，迄今為止，研究人員尚未能夠構(gòu)建具有在人體復雜和敏感環(huán)境中安全，可靠和快速操作所需的所有功能的晶體管，Spyropoulos解釋道。

“過去，傳統(tǒng)的硅基晶體管用于生物電子設備，但必須仔細封裝以避免與體液接觸 - 既為了患者的安全，又為了設備的正常操作，”他說。“這使得基于這些晶體管的植入物體積龐大且剛性。”

現(xiàn)在，哥倫比亞團隊的發(fā)明為新一代生物電子設備鋪平了道路，這些設備能夠記錄身體信號并處理它們，檢測模式，并提供電或化學刺激來解決問題，Spyropoulos說。

該團隊展示了使用它開發(fā)的ICT來記錄人腦波并從頭皮表面進行腦電圖(EEG)，并發(fā)現(xiàn)它易于涂抹在頭皮上并且不會引起任何刺激，他說。

“它比任何其他EEG電極小得多，可以適應人類的頭發(fā)，改善應用過程和可記錄的信號，”Spyropoulos解釋說。

他說團隊對其發(fā)明“非常興奮”，并相信他們開發(fā)的產(chǎn)品有很多應用，包括那些可以替代用于治療某些形式癲癇的現(xiàn)有設備的應用，以及更小，更容易植入的應用，以及其他許多應用。 。

“通過這種速度和放大，加上它們易于微加工，這些晶體管可以應用于許多不同類型的設備，”Spyropoulos說。“我們也很高興有可能在將來使用這些設備來幫助患者護理。”