集成能量收集线圈的微型液态金属复合电路：用于无电池生物电子学与光遗传学
医学物理
2025-01-22 v1 生物物理
摘要
过去数年间，软物质电子学在可穿戴和植入式器件方面取得了快速进展，尤其是用于生物电子学和光遗传学。液态金属（LM）基于电子学尤其受欢迎，因为当受到重复应力循环时，其长期耐久性良好。然而，一个主要局限是需要将生物电子学电路连接到外部电源，或使用刚性笨重的电池。这促使了无线能量传输日益受到关注，这需要电路微型化。然而，LM 电路的微型化具有挑战，由于 LM-基片粘合性差、LM 向外 smearing，以及微芯片接口的挑战。本文通过高分辨率激光辅助微图案化双相 LM 复合材料以及蒸气助力 LM 微芯片焊接来解决这些挑战。通过开发双相墨水线圈性能的优化搜索算法，我们设计并实现了间距为 50 微米的微型线圈，通过近场感应耦合可收集显著能量（178 毫瓦/平方厘米）。我们展示了集成 SMD 芯片（如 NFC 芯片、电容和 LED）的微型化软物质电路，这些芯片通过激光图案化和蒸气助力焊接在几分钟内即可实现。就光遗传学而言，在轻便、微型化系统提供光刺激方面，软线圈在改进的 conformability 和灵活性方面具有优势。因此，本文探讨了软线圈在可穿戴和植入式器件中的应用，特别是其在光遗传学中的应用。
引用
@article{arxiv.2501.11016,
title = {Miniaturized liquid metal composite circuits with energy harvesting coils for battery-free bioelectronics and optogenetics},
author = {Denis Rocha and Pedro Lopes and Paulo Peixoto and Anibal de Almeida and Mahmoud Tavakoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.11016},
year = {2025}
}