طراحی جدید دانشمندان؛
پایش بازدم بیمار با سنسور حاوی ابریشم برای تشخیص فوری بیماری
به گزارش بیست و یکم، اخیرا دانشمندان نوع جدیدی از سنسورهای الکترونیکی آلی را طراحی نموده اند که از خواص منحصر به فرد ابریشم برای دستیابی به حساسیت و سرعت بی سابقه استفاده می نماید.
به گزارش بیست و یکم به نقل از مهر، بازدم انسان می تواند اطلاعات زیادی در مورد وضعیت سلامت او آشکار کند. مولکول های کوچک موجود در هوای بازدمی ما سرنخ هایی از همه چیز از بیماری ریوی گرفته تا دیابت را ارائه می دهند. بنا بر این است که پژوهشگران مشتاق توسعه سنسورهای تنفسی با حساسیت بیشتری بوده که قادر به تشخیص ترکیبات مشخص با دقت بالا هستند.
به تازگی دانشمندان نوع جدیدی از سنسورهای الکترونیکی آلی را طراحی نموده اند که از خواص منحصر به فرد ابریشم برای دستیابی به حساسیت و سرعت بی سابقه استفاده می نماید.
این دستگاه جدید که جزییات طراحی آن در مقاله ای در نشریه Advanced Materials پخش شده، زاییده فکر تیمی از دانشگاه تافتس به رهبری فیورنزو اومنتو است. سال هاست که لابراتوار اومنتو روش هایی را برای کنترل و الگوبرداری از فیبروئین ابریشم، پروتئین ساختاری که به ابریشم خواص قابل توجهی می دهد، پیشگام بوده است.
با ترکیب ابریشم با فناوری نیمه هادی سنتی، پژوهشگران یک ترانزیستور انعطاف پذیر ایجاد کردند که می تواند با جذب رطوبت بازدم، بین دو حالت کار بسادگی جابجا شود.
نکته کلیدی در این پروژه، در لایه های زیست پلیمری با ضخامت چند نانومتر نهفته است. اومنتو توضیح می دهد: «ما می توانیم ضخامت این لایه های ابریشم را تا مقیاس نانو کنترل نماییم.»
این کار به پژوهشگران اجازه می دهد تا نحوه تعامل مواد با مولکول های آب را بهینه کنند. این ترانزیستورها بر پایه IGZO تولید شده اند، یک اکسید نیمه هادی همه کاره که بصورت تجاری در نمایشگرهای صفحه تخت استفاده می شود.
هنگامی که دستگاه خشک می شود، لایه های ابریشم با ضخامت فقط ۳ تا ۵ نانومتر بصورت غیرفعال در بالای IGZO قرار می گیرد و به ترانزیستور، که توسط پژوهشگران به عنوان «silk-FET» نامیده می شود، اجازه می دهد تا بوسیله فیزیک نیمه هادی سنتی کار کند. اما هنگامی که silk-FET رطوبت را جذب می کند، خواص آن به شدت تغییر می کند.
آب به یون های مثبت و منفی اجازه می دهد تا در سطوح مشترک ابریشم هم تراز شوند و به اصطلاح لایه های دوتایی الکتریکی روی هم چیده شده، ساختاری مانند صفحات یک خازن در مقیاس نانو را می سازند.
این حالت، عملکرد بطورکامل متفاوتی از دروازه الکترولیت را امکان پذیر می کند که با روشن شدن ترانزیستور تا یک میلیون برابر جریان بیشتری تولید می کند. حتی مقدار کمی آب برای چرخاندن کلید کافی است. دانشمندان این حالت دروازه دوگانه را تنها به حضور مولکول های آب نسبت می دهند.
قابلیت جابه جایی بین دو حالت بسادگی با جذب آب از بازدم، سنسور فوق العاده حساسی را به وجود می آورد. هنگامی که فردی در دستگاه تنفس می کند، جریان تنها در ۳۰ میلی ثانیه بیشتر می شود برای اینکه بخار آب اجازه می دهد تا دریچه الکترولیت وارد شود. هنگامی که هوای خشک استنشاق می شود، ترانزیستور در عرض ۳۰۰ میلی ثانیه به حالت استاندارد باز می گردد.
این پاسخ سریع به سنسور اجازه می دهد تا هر دم و بازدم را در چرخه های تنفسی گوناگون با وفاداری ردیابی کند.
محققان آرایه ای از ترانزیستورهای ابریشمی را روی یک ماسک جراحی ادغام کردند تا نشان دهند که چگونه فناوری آنها می تواند، تنفس را در زمان واقعی حتی زمانی که کاربر صحبت می کند یا حرکت می کند، نظارت کند.
منبع: 21th.ir
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب