柔性有机器件:电路与皮肤一体化,还将进入皮肤内侧

【热点聚焦】在2014年7月10~11日举办的研讨会“思考有机电子新方向”上,东京大学研究生院工学系研究科电气工程专业的教授染谷隆夫登台发表了题为“有机器件与柔性医疗IT应用”的演讲,介绍了他领导的研究组正在研究的有机器件在医疗及健康领域的应用情况。染谷教授长期从事具有柔性、大面积等特点的有机器件的开发。在这一领域,显示器用途曾备受看好,但最近,“围绕生物和医疗用途的开发竞争进行地如火如荼”。相关阅读:PCB线路板发展受益北斗产业链投资升温
发挥有机器件优异的形状随动性
染谷研究组开发的是厚度仅为1~2μm的轻量有机晶体管和有机太阳能电池等器件。这些器件的最小弯曲半径只有数μm~数十μm,即使揉成一团也不会影响功能。这种极薄、超轻、伸缩自如的电子电路非常适合贴在身体表面获取人体信号的用途。原因是其具有良好的形状随动性,能够稳定读取人体信息。
但人体发出的信号都很微弱,为了稳定读取信号,必须配备信号放大电路(放大器)。通常使用的是由有机材料制成的放大器(有机放大器),但是,与硅电路相比,有机放大器的晶体管存在特性偏差,容易造成问题。为此,染谷等人开发出了使用浮动栅极结构调整晶体管的阈值电压,抑制有机放大器特性不均的技术。有机放大器的工作速度虽然不及硅放大器,但人体信号的频率约为1~200Hz,完全可以满足需要。
染谷瞄准的目标不仅仅是贴在人体表面的用途,他表示,有机器件“还将进入皮肤内侧”,也就是应用于植入式器件。面向这一用途,染谷对有机器件进行改进,包括在有机放大器的电极表面覆盖生物相容性高的凝胶材料等。现在已经开始实施动物植入实验,从大鼠的心脏成功获取了生物数据。“因为器件非常薄,所以不会干扰到动物(脏器等)的活动。这些特点已开始在医疗现场获得高度评价”。
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