На главную

Нанодатчики будут следить за здоровьем.

Изготовленный по 20-нанометровому техпроцессу датчик на основе кремниевых CMOS-транзисторов обладает ультранизким энергопотреблением и позволяет в режиме реального времени сканировать параметры биологических жидкостей таких, например, как пот.

Поскольку разработанная технология полностью совместима с современным электронным оборудованием, она позволяет создавать миниатюрные мобильные датчики, контролирующие здоровье человека с недостижимой ранее точностью измерений и энергопотреблением.

Датчики могут быть настолько миниатюрны, что вполне могут быть закреплены на теле пациента, например, с помощью медицинского пластыря. В режиме реального времени они смогут передавать концентрацию ионов в поте и другие параметры, на основании которых можно будет определять уровень стресса или усталости. А в перспективе - постоянный мониторинг состояния биологических жидкостей человека позволит на ранней стадии диагностировать заболевания сердечно-сосудистой системы, диабет, или рак прямой кишки.

Технология разработана в лаборатории наноэлектроники (NanoLab) в EPFL (Швейцария). "Ионный баланс человеческого пота может предоставить очень важную информацию о состоянии его здоровья", - утверждает Адриан Ионеску, директор NanoLab. "Наша технология позволяет выявить наличие ионов в ультра-малых концентрациях, что даст возможность определить не только pH-баланс пота, но и более сложные взаимосвязи, на основании которых можно будет определять уровень усталости или стресса. Также можно будет отслеживать изменение концентрации различных белков и других химических веществ."

Датчики основаны на технологии производства транзисторов FinFET, аналогичной той, которая применяется компанией Intel при изготовлении своих самых современных микропроцессоров. Через затвор транзистора проходит канал, через который движется микропоток анализируемой жидкости. Ионы и различные молекулы, двигаясь через затвор, влияют на величину электрического тока, протекающего через транзистор.

Микросхема содержит кроме датчиков также и схемы усиления и обработки сигналов. Микросхема имеет многослойную структуру и все электронные компоненты защищены от действия токопроводящих жидкостей. Как рассказывает Сара Ригант, один из авторов публикации, в аналогичных устройствах датчики и схемы усиления и обработки сигналов разделены. Здесь же они расположены в непосредственной близости, что гарантирует минимальные помехи и минимальные искажения сигнала, а также высокую точность измерений. Из-за размера транзистора около 20 нм, на одном чипе можно разместить огромное множество датчиков, измеряющих концентрации различных ионов и молекул в человеческом поте или крови.

Профессор Ионеску добавляет, что данная технология чрезвычайно стабильна, и позволяет производить миллионы датчиков с идентичными характеристиками. Технология также обеспечивает ультранизкое энергопотребление: 10000 датчиков может быть запитано от одной солнечной батареи.

Сейчас в данном устройстве используется микронасос, который обеспечивает циркуляцию жидкости через датчики, но в перспективе жидкость будет протекать через датчик только благодаря каппилярному эффекту - над эти сейчас работает команда швейцарских исследователей.

По материалам: phys.org

12.06.2015 г.

На главную