科技的不斷進步，為利用可穿戴和植入式傳感器監(jiān)測人體各類健康指標(biāo)創(chuàng)造了可能。例如，可穿戴壓力傳感器可以響應(yīng)人體壓力的微小變化，從而高靈敏度地實時監(jiān)測用戶的脈搏、血壓、呼吸速率甚至聲帶振動的細微變化等體征。

當(dāng)傳感器監(jiān)測到選定的壓力信號傳遞到晶體管時會產(chǎn)生響應(yīng)，隨后傳導(dǎo)并放大這些信號進行檢測。近來，一種被稱為有機電化學(xué)晶體管(OECT)的新型晶體管技術(shù)，在低電壓和低功耗下展現(xiàn)出了優(yōu)越的信號放大能力。不過，由于它們通常與液體柵極物質(zhì)(對外部壓力響應(yīng)不夠好)匹配使用，因此，很少有人探索將OECT用于壓力傳感器。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation, TIBI)的一支合作研究團隊找到了解決這個問題的方法，從而為可穿戴壓力傳感器開發(fā)柔性O(shè)ECT。他們首先用一種固態(tài)柵極物質(zhì)進行了實驗，一種帶電的凝膠狀物質(zhì)，稱為離子水凝膠。由于這種凝膠的物理特性，當(dāng)將其與OECT一起使用時，成功地證明了可以利用其改善OECT的壓力感測性能。

隨后，研究小組又進一步改進了這一發(fā)現(xiàn)，他們制作了一種具有微型金字塔結(jié)構(gòu)的離子水凝膠，有助于提高壓力測量靈敏度。TIBI研究團隊的Yangzi Zhu博士解釋說：“這種水凝膠微結(jié)構(gòu)在壓力作用下的形變，增加了柵電極的電容變化。這增強了OECT檢測非常細微壓力信號的能力?！?/p>

研究小組還發(fā)現(xiàn)，這種微結(jié)構(gòu)水凝膠獲得的更高壓力靈敏度，可以通過改變外加的柵極電壓來調(diào)整。優(yōu)化后的傳感器工作電壓低、功耗低。這些特性結(jié)合在一起，實現(xiàn)了一種經(jīng)濟、持久且節(jié)能的高性能壓力傳感器，對于需要長期、實時收集壓力數(shù)據(jù)的可穿戴設(shè)備來說具有明顯優(yōu)勢。

“低成本、低功耗和高靈敏度是OECT的固有優(yōu)勢。這是首次成功利用柔性水凝膠作為柵極介質(zhì)用于OECT壓力傳感應(yīng)用?！盩IBI附屬教職員、香港大學(xué)電氣與電子工程系助理教授Shiming Zhang博士說，“它為OECT在體內(nèi)壓力傳感領(lǐng)域的未來應(yīng)用開辟了新的機遇。”

“對于需要長期監(jiān)測的患者來說，節(jié)能、持久的可穿戴壓力傳感裝置是一種真正的福音，這有助于患者實現(xiàn)居家自我監(jiān)測。”TIBI董事兼首席執(zhí)行官Ali Khademhosseini博士評價稱，“這項在壓力傳感方向取得的研究進展，是我們致力于增進患者健康所做工作的眾多實例之一?！?/p>