瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)奈米電子裝置實驗室的研究人員們開發(fā)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于離子與質(zhì)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(tài)時更復雜的水合狀況。藉由調(diào)整至合適的官能，還能進一步追蹤不同類型的蛋白質(zhì)。”

研究人員們在最近發(fā)布于《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(jīng)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。分層的設計則用于隔離電子元件與液體物質(zhì)。

“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(wěn)定與準確的測量結果。”

由于電晶體的尺寸僅20nm 大小，因而能夠在一款晶片上放置整個感測器網(wǎng)路，讓每個感測器用于定位不同的粒子。

“因此，我們能檢測汗水中的鈣、鈉或鉀，”Rigante表示。

在洛桑聯(lián)邦理工學院開發(fā)的技術較其競爭對手更脫穎而出，因為它更穩(wěn)定、相容于現(xiàn)有的電子元件(CMOS)、超低功耗且易于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，特別是有關于矽晶奈米線與碳奈米管。”

但這些技術往往不夠穩(wěn)定，因而無法用于目前的工業(yè)應用中，Ionescu說，“而我們開發(fā)的感測器是從相當強大且先進的技術開始的，并為其進行調(diào)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于在數(shù)百萬個具有相同特征的元件中進行復制。”

此外，它并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(jīng)利用微型泵循環(huán)液體，進行了相關測試。目前，研究人員們正致力于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。