可拉伸晶体管在可穿戴设备中的应用实现了传感器边缘计算
有机电化学晶体管（OECT）是由碳基材料制成的仿生晶体管，结合了电子和离子载流子。这些晶体管在放大和切换设计用于放置于人体皮肤上的设备中的电子信号方面可能特别有效，例如智能手表、监测生理信号的跟踪器及其他可穿戴技术。
与传统的神经形态晶体管相比，OECT能够在潮湿或湿润的环境中可靠运行，这对医疗和可穿戴设备来说是非常有利的。尽管它们具有巨大的潜力，但大多数现有的OECT都是基于刚性材料制造的，这会降低可穿戴设备的舒适度，并因此阻碍其大规模部署。
香港大学的研究人员开发了一种新的可穿戴设备，该设备基于可拉伸OECTs，能够执行计算并收集周围环境的信号。他们在一篇论文中提出了这一系统发表在自然电子学可以用于在灵活可穿戴设备上实现传感器边缘计算，使用户感到舒适。
"人工智能的崛起和"机器学习张世铭，该论文的合著者，告诉科技探索：“这带来了变革性的影响，渗透到各个领域。”
然而，它们在可穿戴设备中的部署，这对于实现数字健康至关重要，才刚刚开始。我们的目标是将机器学习能力嵌入到可穿戴设备中，以实现传感器内的神经形态计算或边缘计算功能。这使得实时的基于边缘的决策制定，这对于闭环诊疗至关重要，并与人工智能驱动的医学相关。
作为他们研究的一部分，张和他的同事们着手开发一种基于可拉伸OECT阵列的AI驱动可穿戴设备。这首先需要开发机器学习算法，并使用生物医学数据集对其进行训练，以准确预测用户的身体生理和健康状况。
为了将我们的算法与可穿戴设备结合，我们面临三个主要挑战：收集高质量的健康数据以进行精确训练，抑制软皮肤引起的运动伪影从而减少数据噪声，以及针对最大计算效率对算法进行定制，张说道。
相应地，我们使用OECT来获取高质量的肌肉EMG信号；开发可拉伸OECT以减少运动伪影，并采用特定的人工智能算法——液池计算，进行节能数据训练。
研究人员制造并集成在其提议的可穿戴设备中的OECT由可拉伸组件构成，包括弹性基底、基于半导体聚合物的通道和固体-凝胶电解质，以及基于金的源极、漏极和栅极电极。发现这些晶体管具有超过50%的可拉伸性，并且尺寸可以缩小到100 μm。
研究人员使用高分辨率的喷墨打印系统制造了可拉伸晶体管，并随后利用这些晶体管开发了一款与智能手表兼容的内置传感器计算模块。在初步测试中，该模块表现优异，例如，在预测佩戴者的手势时准确率约为90%。
在这个项目中，我们融合了跨学科的知识——涵盖了材料科学、制造技术、电子学、人工智能和医学等领域，张补充道。
所提出的WISE平台（可穿戴、智能、软电子）是通用的，并且可以轻松定制以适应其他计算型可穿戴应用。该系统有望改善各种疾病患者的健康结果，既造福患者也惠及更广泛的公众。
更多信息：刘丁耀等，基于可拉伸有机电化学晶体管的可穿戴内感计算平台自然电子学 (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01250-9.
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引用可拉伸晶体管在可穿戴设备中的应用实现传感器边缘计算（2024年10月19日） 检索于2024年10月19日 从https://techxplore.com/news/2024-10-stretchable-transistors-wearable-devices-enable.html
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