研究人员借助OLED的力量 把智能手机变成一个量子传感器

研究人员借助OLED的力量把智能手机变成一个量子传感器这项技术发表在著名的《自然通讯》杂志上，能够在微芯片规模上发挥作用，而且--与其他常见的方法不同--不需要激光的输入。RugangGeng博士在新南威尔士大学悉尼分校工作。资料来源：ExcitonScience现有的大多数量子传感和磁场成像设备都比较大且昂贵，需要光学泵浦（来自高功率激光）或非常低的低温。这限制了这种方法的设备集成潜力和商业可扩展性。相比之下，这项工作中的OLED传感设备原型最终将是小型、灵活和可大规模生产的。实现这一目标所涉及的技术是电检测磁共振（EDMR）和光学检测磁共振（ODMR）。这是用照相机和微波电子学来实现的，光学检测磁共振，与实现磁共振成像（MRI）的物理学相同。将OLED用于EDMR和ODMR取决于正确利用电子在接近磁场时的自旋行为。对磁场高度敏感的OLED已经出现在电视和智能手机等大规模生产的电子产品中，使它们成为新技术中具有吸引力的商业发展前景。新南威尔士大学的DaneMcCamey教授也是ExcitonScience的首席研究员，他说："我们的设备被设计成与商业上可用的OLED技术兼容，提供了在大面积甚至是弯曲表面上绘制磁场的独特能力。"你可以想象使用这种技术被添加到智能手机上，以帮助远程医疗诊断，或识别材料的缺陷。"新南威尔士大学和ExcitonScience的第一作者RugangGeng博士补充说："虽然我们的研究展示了一个清晰的技术途径，但还需要更多的工作来提高灵敏度和读取时间。"McCamey教授说，已经申请了一项专利（澳大利亚专利申请2022901738），以期实现该技术的潜在商业化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357591.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357591.htm

可吞咽的传感器可传输肠道葡萄糖水平的实时报告

可吞咽的传感器可传输肠道葡萄糖水平的实时报告目前，加州大学圣地亚哥分校正在开发这种药丸，它基本上是一个生物传感器和生物燃料电池的组合，装在一个3D打印的聚合物外壳中。一旦进入人体，它将持续测量小肠中的葡萄糖水平，并将这些葡萄糖作为燃料。每隔一段时间，该药片就会使用一种被称为人体磁性通信的节能技术无线传输其读数。简而言之，这涉及到通过病人的身体组织发送超低功率的磁脉冲，这些脉冲通过佩戴在身体外部的接收线圈装置被检测和解码。在对猪的胃肠道进行的测试中（与人类类似），该传感器成功地监测了小肠中的葡萄糖水平长达14个小时。在这期间，它每五秒钟传输一次实时数据持续两到五个小时，具体取决于个别测试，最终这种传感器随粪便排出。在该胶囊传感器能够用于人类之前，它需要做得更小一些-目前它有2.6厘米长，9毫米宽（1乘0.4英寸）。纳米工程研究生ErnestoDeLaPazAndres说："鉴于胃肠道拥有pH值、温度和氧气浓度的动态变化，未来的工作设想是整合额外的传感方式，以说明这些差异，"他是该研究论文的共同第一作者。这篇论文最近发表在《自然通讯》杂志上。作为一个有趣的附带说明，澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科学家们已经开发了他们自己的"智能"肠道药丸，它可以测量和传输肠道气体水平的数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334265.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334265.htm

研究人员利用钻石量子传感器延长了EV续航里程

研究人员利用钻石量子传感器延长了EV续航里程电动汽车(EV)作为传统汽油内燃机汽车的环保替代品，其受欢迎程度一直在上升。这就引发了针对开发高效EV电池的主要研究工作。然而电动汽车的一个重要低效率则是由对电池电量的不准确估计造成。通过测量电池的电流输出以评估电动车电池的充电状态这种方法被用来计算车辆的剩余驾驶里程的估计值。通常情况下，EV的电池电流可以达到数百安培。然而能够检测这种电流的商业传感器无法测量毫安级的电流的微小变化。这导致了电池电量估算中约10%的不确定性。这意味着，EV的行驶里程可以延长10%。这反过来将减少电池的低效使用。幸运的是，一个科学家团队现在已经想出了一个解决方案。在他们的研究中，他们报告了一种基于钻石量子传感器的检测技术，在测量EV典型的高电流时可以在1%的精度内估计电池电量。来自日本东京工业大学的研究团队由的MutsukoHatano教授领导，他们的研究报告已于今日发表在《ScientificReports》上。“我们开发了对毫安级电流敏感的钻石传感器，其结构紧凑并可以在汽车中实施。此外，我们测量了大范围的电流并在嘈杂的环境中检测到了毫安级的电流，”Hatano教授说道。据悉，研究人员开发了一个使用了两个钻石量子传感器的原型传感器，它们被放置在汽车的母线（输入和输出电流的电气连接点）的两侧。然后他们使用一种叫做“差分检测”的技术消除了两个传感器检测到的共同噪音，只保留实际信号。这反过来使他们能在背景环境噪声中检测到10毫安的小电流。接下来，科学家团队使用两个微波发生器产生的频率的模拟-数字混合控制以在1千兆赫兹的带宽内追踪量子传感器的磁共振频率。这使得大动态范围（检测到的最大电流与最小电流之比）达到±1000A。此外，-40至+85℃的宽工作温度范围被确认为涵盖了常规车辆应用。最后，研究小组在全球统一轻型汽车测试周期(WLTC)驾驶中测试了该原型，这是EV能源消耗的标准测试。该传感器准确地追踪了从-50A到130A的充/放电电流，另外还证明了电池电量估计的准确性在1%以内。那么这些发现有什么意义呢？Hatano教授说道：“将电池使用效率提高10%将使电池重量减轻10%，这将使2030年WW的2000万辆新EV减少3.5%的运行能量和5%的生产能量。而这又相当于在2030年WW交通领域减少0.2%的二氧化碳排放。”我们当然希望这一突破使我们离碳中性社会更近一步！"。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313115.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313115.htm

大阪大学研究人员开发出柔韧可弯曲的光学传感器 揉成一团也能用

大阪大学研究人员开发出柔韧可弯曲的光学传感器揉成一团也能用在最近发表于《先进材料》（AdvancedMaterials）上的一项研究中，大阪大学科学与工业研究所（SANKEN）的研究人员在一种超薄柔性薄片上开发出了一种光学传感器，这种传感器可以弯曲而不会断裂。事实上，这种传感器非常灵活，即使被揉成一团也能正常工作。在照相机中，光学传感器是感应穿过镜头的光线的装置，类似于人眼的视网膜。传感器设计的创新"传统的光学传感器是使用无机半导体和铁电材料制造的，"该研究的主要作者ReiKawabata说。"这使得传感器变得僵硬，无法弯曲。为了避免这个问题，我们研究了另一种探测光的方法。"与传统的光传感器不同，研究人员使用的是印在超薄聚合物基底（小于5微米）上的微小碳纳米管光电探测器阵列。当暴露在光线下时，碳纳米管会发热，形成热梯度，然后产生电压信号。在印刷过程中掺入化学载体可进一步提高纳米管的灵敏度。利用这些纳米管，可以测量可见光以及与热或分子有关的红外光。用于宽带红外热分析的集成有机电路的超灵活无线成像仪利用片状光学传感器对光、热和分子进行探测和成像。无线技术集成除了碳纳米管传感器，聚合物基板上还印有有机晶体管，将电压信号组织成图像信号。要读取这种信号，计算机不需要通过电线与传感器进行物理连接。取而代之的是一个无线蓝牙模块。该研究的资深作者荒木祯平说："有了这套无线系统，我们的成像仪就能附着在柔软和弯曲的物体上，对其表面或内部进行分析，而不会损坏它们。"集成了碳纳米管光电探测器和有机晶体管的片式光学传感器研究人员制作了薄片型光学传感器的原型，并测试了其感应人体手指或电线等物体的热量以及流经管道的葡萄糖的能力。他们发现，这种光学传感器在很宽的波长范围内都具有很高的灵敏度。此外，在室温和大气条件下，测试表明它具有很高的弯曲耐久性，即使被揉皱也能正常工作。这种无线测量系统和薄片型光学传感器的独特优势将为执行许多任务（如无需采样即可评估液体质量）带来更简单的新方法。研究人员认为，它在无损成像、可穿戴设备和软机器人等许多应用领域都大有可为。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419657.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419657.htm

基于唾液的创新型葡萄糖传感器为糖尿病监测带来变革

基于唾液的创新型葡萄糖传感器为糖尿病监测带来变革卡塔赫纳科技大学的研究人员开发出一种可以测量唾液中葡萄糖水平的传感器，为糖尿病患者提供了一种监测血液中葡萄糖水平的替代方法。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin糖尿病是一种人体无法调节血糖水平的疾病。血糖水平升高会导致心血管疾病和其他病症，因此糖尿病患者必须将血糖维持在适度水平。传统上，糖尿病患者使用仪器监测血糖，这种仪器每天数次刺破手指分析一滴血。最近，植入式传感器可以提供连续的血糖监测，而无需令人不悦的针刺，但这些设备对较低血糖水平的准确性可能较低，而且未被批准用于儿童。托马斯-安托普洛斯教授和阿比纳夫-夏尔马（上图）目前正在开发一种晶体管传感器阵列，可以同时检测唾液中的多种代谢物。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin唾液作为血液检测的替代品检测唾液是监测葡萄糖的一种更方便的方法，因为唾液与血糖水平相关。然而，唾液中的葡萄糖浓度远低于血液中的葡萄糖浓度，因此，如果没有先进的实验室设备，就很难进行精确测量。现在，KAUST团队利用薄膜晶体管制造出了一种高灵敏度的葡萄糖检测器。团队成员阿比纳夫-夏尔马（AbhinavSharma）说，这些体积小、重量轻、功耗低的设备可以作为廉价的一次性传感器进行批量生产。"他说："以唾液为介质的易用无创葡萄糖测量装置可能会改变全球数百万患者的生活。设备如何工作晶体管包含氧化铟和氧化锌半导体薄层，上面有葡萄糖氧化酶。当唾液样本放在传感器上时，特定的酶会氧化其中存在的葡萄糖，生成D-葡萄糖酸内酯和过氧化氢。过氧化氢的电氧化作用产生电子，电子进入半导体层。这就改变了流经半导体的电流，而这种效应的大小表明了样品中的葡萄糖浓度。研究人员使用添加了不同量葡萄糖的人体唾液样本对他们的设备进行了测试，同时还分析了测试前空腹的志愿者的唾液（唾液中的葡萄糖水平可能与餐后血糖不相关）。他们发现，该设备在不到一分钟的时间内就能正确测量出各种葡萄糖浓度。最重要的是，唾液中的其他分子（包括果糖和蔗糖等糖类衍生物）并没有阻碍传感器的检测。虽然该装置的灵敏度会随着时间的推移而下降，但在室温下存放两周后仍能保持良好的性能。未来展望研究小组目前正在开发一种晶体管传感器阵列，可以同时检测唾液中的多种代谢物。领导该团队的托马斯-安托普洛斯说："开发可与智能手机集成的便携式传感器阵列是未来研究的一个潜在方向。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381045.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381045.htm

新发明的膀胱传感器会向患者的智能手机发送"小便时间"警报

新发明的膀胱传感器会向患者的智能手机发送"小便时间"警报考虑到上面所说的和其他缺点，美国西北大学的一个科学家小组开始研发一种替代品。结果是，一个柔软、可拉伸、薄薄的应变仪传感器通过手术连接到了膀胱外部。事实上，膀胱器官上放置了多个这样的传感器，它们都与一个小型植入式"基站"硬连接，该基站装有电池、蓝牙模块和其他电子设备。当膀胱充满尿液并膨胀时，传感器也会随之拉伸（但不会影响其功能）。这将导致每个传感器产生应变信号，并将信号传输到基站。基站会将这些数据传输到患者智能手机上的一个应用程序，使他们能够跟踪自己的膀胱充盈情况--医生也可以远程访问这些信息。在对非人灵长类动物进行的测试中，该技术成功提供了长达八周的读数。科学家们目前正在研究一种刺激膀胱的方法，以诱导按需排尿。这样，当患者收到膀胱充盈警报时，他们只需前往最近的卫生间，就能正常排尿。与约翰-罗杰斯（JohnA.Rogers）教授和阿伦-夏尔马（ArunSharma）教授共同领导这项研究的吉列尔莫-阿米尔（GuillermoA.Ameer）教授说："这项工作是同类研究中首次按比例放大供人类使用。我们展示了这项技术潜在的长期功能。根据不同的使用情况，我们可以将该技术设计成永久性地留在体内，或者在病人完全康复后无害地溶解。"研究人员还在开发一种可生物降解的合成"膀胱补片"，并在其中植入患者自身的干细胞。设想是，一旦将补片植入患者功能障碍的膀胱，邻近的膀胱细胞就会迁移到补片中，最终使其成为健康的新膀胱组织。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425158.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425158.htm