瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)納米電子裝置實驗室的研究人員們開發出一種可實時掃描液體(如汗液)的納米級晶體管傳感器，能夠為個人的水合、壓力或疲勞程度提供實時且準確的檢測。

 

“汗水中的離子平衡能夠提供關于個人身體健康狀況的重要信息，”納米實驗室(Nanolab)主任Adrian Ionescu解釋，“我們的技術可檢測存在于離子與質子等超小濃度中的基本帶電粒子，不僅能反映出汗水的pH平衡，還能顯示疲勞狀態時更復雜的水合狀況。藉由調整至合適的官能，還能進一步追蹤不同類型的蛋白質。”

 

研究人員們在最近發布于《ACS Nano》期刊中的研究論文中描述，他們先在先進的FinFET晶體管上固定待分析液體流經的微流體通道。當分子通過時，其電荷干擾傳感器作用，使其得以推斷出流體的組成。

 

該組件不僅承載傳感器，其晶體管與電路還可放大訊號。分層的設計則用于隔離電子組件與液體物質。

 

“一般來說，我們必須分別使用傳感器來進行檢測，以及利用電路進行運算與放大訊號，”該研究論文的主要作者Sara Rigante解釋，“而在我們的芯片中，傳感器與電路存在相同的組件中，使其成為一款『感測電路』。這種鄰近性確保訊號不會被干擾或改變，因而也使我們能夠取得極其穩定與準確的測量結果。”

 

 

 

由于晶體管的尺寸僅20nm 大小，因而能夠在一款芯片上放置整個傳感器網絡，讓每個傳感器用于定位不同的粒子。
 

 

“因此，我們能檢測汗水中的鈣、鈉或鉀，”Rigante表示。

 

在洛桑聯邦理工學院開發的技術較其競爭對手更脫穎而出，因為它更穩定、兼容于現有的電子組件(CMOS)、超低功耗且易于在較大的傳感器數組中再造。“在生物傳感器領域，以納米技術為主的研究十分激烈，特別是有關于硅晶納米線與碳納米管。”

 

但這些技術往往不夠穩定，因而無法用于目前的工業應用中，Ionescu說，“而我們開發的傳感器是從相當強大且先進的技術開始的，并為其進行調整以符合在液體閘極FinFET結構中的感測需求。這種電子組件的準確度才易于在數百萬個具有相同特征的組件中進行復制。”

 

此外，它并不是一項耗能的技術。“只需一顆太陽能電池，即可為1,000個傳感器供電，”Ionescu表示。

 

研究人員們已經利用微型泵循環液體，進行了相關測試。目前，研究人員們正致力于一種透過毛細作用將汗水吸入微流體管的方法。這種途徑可望擺脫以小型分析繃帶附加微型泵的必要性。