Крошечные чипы для инъекций используют ультразвук для контроля жизненно важных функций

blank

Инженеры Колумбийского университета разработали однокристальную систему с полностью функционирующей электронной схемой, которая достаточно мала, чтобы вводить ее в организм с помощью иглы для подкожных инъекций, чтобы контролировать состояние здоровья.

Исследователи все больше интересуются разработкой беспроводных миниатюрных имплантируемых медицинских устройств для физиологического мониторинга in vivo и in situ. Эти устройства могут контролировать физиологические условия, такие как температура, артериальное давление, глюкоза и дыхание, как для диагностических, так и для терапевтических процедур.

На сегодняшний день обычная имплантированная электроника была очень неэффективной по объему — для них требовалось несколько микросхем, корпусов, проводов и внешних преобразователей, и им часто требуются батареи для хранения энергии. Постоянной тенденцией в электронике является более тесная интеграция электронных компонентов, часто переносящая больше функций на саму интегральную схему.

При этом инженеры Columbia сообщают, что они построили, по их словам, самую маленькую однокристальную систему в мире с общим объемом менее 0,1 мм 3 . Система размером с пылевой клещ видна только под микроскопом; сказали исследователи. Чтобы добиться этого, команда использовала ультразвук как для питания устройства, так и для беспроводной связи с ним.

«Мы хотели посмотреть, насколько далеко мы сможем раздвинуть границы того, насколько маленьким можно будет сделать функционирующий чип», — сказал Кен Шепард, профессор электротехники и профессор биомедицинской инженерии. «Это новая идея« микросхемы как системы »- это микросхема, которая сама по себе и ничем больше не является полноценной функционирующей электронной системой. Это должно стать революционным для разработки беспроводных миниатюрных имплантируемых медицинских устройств, которые могут воспринимать разные вещи, использоваться в клинических приложениях и, в конечном итоге, одобрены для использования людьми ».

Традиционные радиочастотные (RF) каналы связи невозможны для такого маленького устройства, потому что длина волны электромагнитной волны слишком велика по сравнению с размером устройства. Чтобы решить эту проблему, инженеры использовали ультразвук как для питания устройства, так и для беспроводной связи с ним, поскольку его длины волн намного меньше на заданной частоте, потому что скорость звука намного меньше скорости света. Они изготовили «антенну» для связи и питания от ультразвука прямо наверху чипа.

Чип, представляющий собой всю имплантируемую / инъекционную частичку без дополнительной упаковки, был изготовлен Тайваньской производственной компанией полупроводников с дополнительными модификациями процесса.Цель команды — разработать чипы, которые медицинские эксперты могут вводить в организм с помощью иглы для подкожных инъекций, а затем передавать обратно из организма с помощью ультразвука, предоставляя информацию о том, что они измеряют на месте.

Поделиться

Источник