@ 2013.09.16 , 00:33

酷科技:把手机传感器植入人体

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智能手机里的微观传感器和电机能检测运动,有一天或许可以帮助相机对焦。现在,科学家们为这些机器设计与人体相容的元件,这将可能使它们非常适合使用在医疗设备,如仿生肢体和其他人造人体部分,研究人员说。

该技术被称为微机电系统(MEMS),包括宽度小于100微米的零件,相当于人的头发的平均直径。例如,能显示智能手机是垂直还是水平放置的加速器是一个MEMS传感器。它根据手机的环境进行信号转换,例如将动作转换为电脉冲。

MEMS致动器或许使用在你下一部智能手机的摄像头上,它以相反的方式工作,把电信号转换成动作。

MEMS通常用硅制作。但现在研究人员已经设计出一种方法,以橡胶为原料,为这些微型机器制造出高度灵活的部件,这些有机聚合物比起硅更适合植入人体内。

由于高机械强度和电能产生反应,对MEMS来说,这种新的有机聚合物是好东西。它也是无毒,因此与生物相容,或适合于在人体内使用。

科学家从该聚合物制造出MEMS器件的方法称为纳米压印光刻技术。其工作过程很像一个微型的橡皮图章,把模具压进软聚合物从而做出精细的图案,这些模具的图案可以精确到一个纳米(十亿分之一米)大小。科学家印制的元件仅2微米厚,宽2微米,约2厘米长。

“这种印刷实际上是可行的,这就是说,我们能够得到正确的方法,”以色列特拉维夫大学的材料科学家,同样也是研究员的Leeya Engel告诉LiveScience 。 “小尺度制作是一个非常棘手的工作,特别是使用新材料。 ”

事实上,纳米压印光刻技术不依赖于昂贵或复杂的电子产品,这使该新工艺简单,价格便宜。

Engel说:“新软质材料在微型设备上的使用延伸了想象力也增加了技术的限制,但只有实现印刷技术的发展,并能进行低成本批量生产,在行业里引入聚合物MEMS才变得有可能。”

科学家们先前已经制造出可与生物相容的MEMS器件,Engel说,但她的团队的方法有一个优势:它可以快速和低成本地生产这些具生物相容性的部件。

“其他的方法,尤其是当你想缩减到一微米以下的范围,是非常昂贵,而且需要很长的时间,” Engel说。

例如,使用电子束来制造大量的MEMS器件“可能需要机器运行整夜,这是非常昂贵, ” Engel说。 “我们的方法只花约15分钟。 ”

作为奖励,这种有机聚合物制成的MEMS器件是高度灵活的,他们可能会比传统材料制成的组件灵活数百倍。例如,这种灵活性可使 MEMS传感器对振动更敏感,MEMS电机也更节能,从而制作出更好的手机相机,更长寿命的手机电池。

现在,研究人员已经计划几乎完全用聚合物制来造功能部件。

“如果打印过程确实允许批量生产聚合物装置,那么我们将寻找能够便宜得可以任意使用的设备” Engel说。

Engel说: “我认为,印刷工艺是科技的未来,这将需要更多的调整,但我相信,有一天,将有可能利用有机材料通过这印刷技术大量生产先进的传感器和制动器。”

研究人员提醒说,他们还没有基于这一技术在人类中植入设备,“虽然我们的技术可能会让这个想法变得可行。”Engel说。

科学家们将在9月19日于伦敦的微纳米工程国际会议展示他们的研究。本文译自 LiveScience,由译者 amor 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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