Ett team av forskare vid fakulteten för teknik vid University of Hong Kong (HKU) har utvecklat ett system i myntstorlek som kan läsa svaga elektrokemiska signaler och som kan användas för personlig hälsoövervakning och mätning av tillstånd som diabetes, hjärt-kärlsjukdomar och mental hälsa. Upptäckten fanns med på omslaget till Analytical Chemistry .

PERFECT System – en akronym för Personalized Electronic Reader for Electrochemical Transistors – är världens minsta system i sitt slag, som mäter 1,5 cm x 1,5 cm x 0,2 cm och väger endast 0,4 gram. Den är lätt att bära, till exempel integrerad med en smartklocka eller som en lapp, för att möjliggöra kontinuerlig övervakning av biosignaler som glukosnivåer och antikroppskoncentrationer i blod och till och med svett.

"Vårt bärbara system är litet, mjukt och omärkligt för bärare, och det kan göra kontinuerlig övervakning av vår kroppskondition. Dessa egenskaper betyder att det har potentialen att revolutionera sjukvårdsteknologin", säger Dr Shiming Zhang vid Department of Electrical and Electronic Engineering, som leder forskningsgruppen HKU WISE (bärbar, intelligent och mjuk elektronik) för att utveckla systemet.

Tekniken markerar ett stort steg framåt för organiska elektrokemiska transistorer, som allmänt anses vara nästa generations avkänningsteknologi på grund av deras vattenstabilitet och höga känslighet vid låg driftspänning (millivolt) men som hittills saknat en miniatyriserad trådlöst system att arbeta inom.

Det PERFEKT bärbara systemet fyller den nischen. Den kan exakt karakterisera den elektrokemiska transistorns totala prestanda, med en datasamplingshastighet så hög som 200 kilosamples per sekund – en prestanda i paritet med skrymmande kommersiell utrustning. Men priset är bara en tiondel av det kommersiella. Den kan också fungera som en miniatyriserad elektrokemisk station för bärbara enheter och mäta utsignalerna från andra typer av lågspänningstransistorer, såsom elektrolytstyrda fälteffekttransistorer och högk-dielektriskt styrda tunnfilmstransistorer.

Systemet skulle kunna appliceras omedelbart i flera bärbara system som är baserade på lågspänningstransistorer. Dr. Zhangs grupp har bildat ett nystartat företag, SESIC, för att göra tekniken tillgänglig.

"Vi har kunnat utveckla systemet PERFECT på grund av den unika, tvärvetenskapliga kulturen i HKU WISE Research Group, som inkluderar forskare från elektroteknik, tillämpad kemi, biomedicinsk teknik, mikroelektronik och mjukvaruteknik. Jag har också gjort det till en poäng att rekrytera unga, lovande grund- och forskarstuderande till vårt team", säger Dr. Zhang, som har arbetat med bärbara teknologier för digital hälsovård sedan 2013, då han var doktor. student.

WISE-studenterna har vunnit flera priser för sina kreativa innovationer inom bärbar hälsoteknik, inklusive Hong Kong Academy of Engineering Sciences (HKAES) 2021-22 University Pitch Competition on Global Grand Challenges, som kvalificerade dem som ett av endast fem lag från Kina för den internationella studenttävlingen vid det 5:e Global Grand Challenges Summit; The Materials Research Society (MRS) Best Presentation Award (Hösten 2021); IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Project Competition Award (2021); och The InnoShow Awards (vinner två gånger, 2021 och 2022).

"Visionen för WISE är att främja övergången från "sjukhuscentrerad" till "människcentrerad" hälsovård genom att utveckla nästa generations bärbara, intelligenta och mjuka elektronikteknologier - därav namnet WISE," sa professor Zhang. + Utforska vidare

Fokus på organiska transistorer för hälsosensorer inom levande organismer