Des transistors flexibles et performants ouvrent la voie aux mini capteurs et implants médicaux

Des transistors flexibles et performants ouvrent la voie aux mini capteurs et implants médicaux

mars 7, 2019 0 Par admin

1er mars 2019

Un transistor haute performance, biocompatible et flexible, développé à l’Université Columbia, pourrait servir de pierre angulaire à la nouvelle génération de capteurs médicaux, d’implants et d’interfaces cerveau-machine (Crédit: Université Columbia )

Des scientifiques de l’Université de Columbia ont mis au point des transistors souples, fonctionnels et étanches. Ceux-ci pourraient trouver une utilisation dans la construction de capteurs médicaux miniaturisés, d’interfaces cerveau-machine ou d’implants à long terme.

Les transistors à base de silicium ne se mélangent pas bien avec les liquides car leurs composants métalliques peuvent être court-circuités ou corrodés en quelques secondes. Malheureusement, l’imperméabilisation rend les appareils électroniques volumineux et rigides. Pour les appareils qui doivent être à la fois souples et étanches – tels que les capteurs médicaux – les composants électroniques organiques en plastique sont une solution prometteuse pour l’avenir mais, pour le moment, leurs performances sont bien inférieures à celles de leurs cousins ​​en silicium.

Une équipe de chercheurs dirigée par Dion Knodagholy, Jennifer Gelinas et George Spyropoulos a développé ce qui promet d’être le meilleur des deux mondes: un transistor flexible et résistant à l’eau, suffisamment rapide pour permettre des applications hautes performances comme le temps réel. surveillance médicale ou interfaces cerveau-machine implantables.

Parmi les composants essentiels d’un transistor, il y a une « source » d’où proviennent les porteurs de charge électriques, un « drain » qui représente le point final des charges et un « canal » reliant les deux. L’innovation principale ici est la conception unique du canal du transistor.

« Nous avons fabriqué un transistor qui peut communiquer à l’aide d’ions, les porteurs de charge du corps, à une vitesse suffisamment rapide pour effectuer des calculs complexes nécessaires à la neurophysiologie, à l’étude du fonctionnement du système nerveux », explique Khodagholy. « Le canal de notre transistor est composé de matériaux entièrement biocompatibles et peut interagir avec les ions et les électrons, ce qui rend la communication avec les signaux neuronaux du corps plus efficace. »

Le canal est fabriqué à partir de polymères électriquement conducteurs. Lorsque des ions le traversent, des ions supplémentaires intégrés dans le canal lui-même interagissent avec eux, raccourcissant efficacement la distance dont ils ont besoin pour parcourir le chemin du drain du transistor. Selon les chercheurs, cette astuce a permis d’améliorer considérablement les performances du transistor par rapport à des dispositifs ioniques similaires de la même taille.

Les chercheurs ont démontré l’utilité de leur technologie pour l’électroencéphalographie (EEG), enregistrant les ondes cérébrales humaines à la surface du cuir chevelu. Grâce à la taille et aux performances améliorées, la taille de contact des capteurs pourrait être réduite de cinq ordres de grandeur. L’ensemble du dispositif s’ajusterait facilement entre les follicules pileux, offrant ainsi une expérience beaucoup plus confortable pour le patient.

En termes de biosurveillance, d’autres utilisations pourraient inclure l’enregistrement des mouvements cardiaques, musculaires et oculaires. Les dispositifs à boucle fermée, tels que ceux utilisés pour traiter certaines formes d’épilepsie réfractaire, font également partie des applications futures possibles.

Un article détaillant l’étude a été publié dans la revue Science Advances . Plus de détails sur la technologie sont disponibles dans la vidéo ci-dessous.


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