柔性有機器件:電路與皮膚一體化,還將進入皮膚內側

【熱點聚焦】在2014年7月10~11日舉辦的研討會“思考有機電子新方向”上,東京大學研究生院工學系研究科電氣工程專業的教授染谷隆夫登臺發表了題為“有機器件與柔性醫療IT應用”的演講,介紹了他領導的研究組正在研究的有機器件在醫療及健康領域的應用情況。染谷教授長期從事具有柔性、大面積等特點的有機器件的開發。在這一領域,顯示器用途曾備受看好,但最近,“圍繞生物和醫療用途的開發競爭進行地如火如荼”。相關閱讀:PCB線路板發展受益北斗產業鏈投資升溫
發揮有機器件優異的形狀隨動性
染谷研究組開發的是厚度僅為1~2μm的輕量有機晶體管和有機太陽能電池等器件。這些器件的最小彎曲半徑只有數μm~數十μm,即使揉成一團也不會影響功能。這種極薄、超輕、伸縮自如的電子電路非常適合貼在身體表面獲取人體信號的用途。原因是其具有良好的形狀隨動性,能夠穩定讀取人體信息。
但人體發出的信號都很微弱,為了穩定讀取信號,必須配備信號放大電路(放大器)。通常使用的是由有機材料制成的放大器(有機放大器),但是,與硅電路相比,有機放大器的晶體管存在特性偏差,容易造成問題。為此,染谷等人開發出了使用浮動柵極結構調整晶體管的閾值電壓,抑制有機放大器特性不均的技術。有機放大器的工作速度雖然不及硅放大器,但人體信號的頻率約為1~200Hz,完全可以滿足需要。
染谷瞄準的目標不僅僅是貼在人體表面的用途,他表示,有機器件“還將進入皮膚內側”,也就是應用于植入式器件。面向這一用途,染谷對有機器件進行改進,包括在有機放大器的電極表面覆蓋生物相容性高的凝膠材料等?,F在已經開始實施動物植入實驗,從大鼠的心臟成功獲取了生物數據?!耙驗槠骷浅1?,所以不會干擾到動物(臟器等)的活動。這些特點已開始在醫療現場獲得高度評價”。
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