利用汗水檢測為健康把關

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瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)奈米電子裝置實驗室的研究人員們開發出一種可即時掃描液體(如汗液)的奈米級電晶體感測器，能夠為個人的水合、壓力或疲勞程度提供即時且準確的檢測。
「汗水中的離子平衡能夠提供攸關個人身體健康狀況的重要資訊，」奈米實驗室(Nanolab)主任Adrian Ionescu解釋，「我們的技術可檢測存在於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複雜的水合狀況。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佈於《ACS Nano》期刊中的研究論文中描述，他們先在先進的FinFET電晶體上固定待分析液體流經的微流體通道。當分子通過時，其電荷干擾感測器作用，使其得以推斷出流體的組成。 該元件不僅承載感測器，其電晶體與電路還可放大訊號。分層的設計則用於隔離電子元件與液體物質。 「一般來說，我們必須分別使用感測器來進行檢測，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，「而在我們的晶片中，感測器與電路存在相同的元件中，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。」

由於電晶體的尺寸僅20nm 大小，因而能夠在一款晶片上放置整個感測器網路，讓每個感測器用於定位不同的粒子。

「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、相容於現有的電子元件(CMOS)、超低功耗且易於在較大的感測器陣列中再造。「在生物感測器領域，以奈米技術為主的研究十分激烈，特別是有關於矽晶奈米線與碳奈米管。」 但這些技術往往不夠穩定，因而無法用於目前的工業應用中，Ionescu說，「而我們開發的感測器是從相當強大且先進的技術開始的，並為其進行調整以符合在液體閘極FinFET結構中的感測需求。這種電子元件的準確度才易於在數百萬個具有相同特徵的元件中進行複製。」 此外，它並不是一項耗能的技術。「只需一顆太陽能電池，即可為1,000個感測器供電，」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，研究人員們正致力於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。 編譯：Susan Hong (參考原文：Nano-transistor helps monitor health via sweat sensor，by Paul Buckley)