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微型無線天線問世:可高精度監測生物電信號
2024年12月27日 10:31:03 來源:化工儀器網 點擊量:4562

美國麻省理工學院科學家研制出一款新型無線天線,這些天線的寬度僅1微米,具有出色的靈敏度,可檢測低至2.5毫伏的信號,遠遠低于神經元用于通信的100毫伏信號。

  近日,美國麻省理工學院科學家研制出一款新型無線天線。它能以較高的精度監測生物系統內的電信號,包括微弱至2.5毫伏的來自心臟和大腦的信號。相關論文發表于最新一期《科學進展》雜志。
 
  活動細胞或組織(如人體、動物組織)不論在靜止狀態還是活動狀態,都會產生與生命狀態密切相關的,有規律的電現象,稱為生物電。生物電信號包括靜息電位和動作電位,其本質是離子的跨膜流動。然而,要想精確地記錄這些電信號成為科學家們面臨的一大重要難題。
 
  鑒于此,研究團隊開發出了有機電散射天線(OCEAN)。這款天線能同時記錄來自數千個位點的電信號,且空間分辨率高達微米級別。另外,OCEAN上的天線可將電信號轉換為光,使用生物實驗室中常見的標準光學顯微鏡即可輕松測量這些光。
 
  為成功研制出這款天線,研究團隊先在玻璃基板上疊加導電和絕緣材料,然后使用聚焦的離子束蝕刻出納米級的小孔。隨后,他們將這塊芯片浸入含有一種聚合物前體的溶液中。通過向溶液中施加電流,前體材料被吸引到芯片上的小孔內,蘑菇形天線從下往上開始“生長”。
 
  借助該方法,研究團隊在單塊芯片上制造出數百萬個天線。這些天線的寬度僅1微米,具有出色的靈敏度,可檢測低至2.5毫伏的信號,遠遠低于神經元用于通信的100毫伏信號。同時,這些設備還能捕捉電信號的快速變化,并在毫秒內作出響應。
 
  研究團隊表示,有了這款無線天線,他們無需借助電線和放大器,就能對人體內的細胞進行深入研究。這有望為心律失常、阿爾茨海默病等疾病的診斷提供新途徑,從而實現更有針對性的治療。
 
  這款微型無線天線的研制成功,不僅為精確記錄電信號長期以來的難題提供創新性解決方案,也為人體內的細胞進行深入研究貢獻了重要力量。未來,隨著技術的不斷優化升級,這款微型無線天線將會在更多領域中發揮其獨特的應用價值。
 
  素材來源:科技日報
 
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