Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Najmenší jednočipový systém na svete sa dá streknúť do tela

Najmenší jednočipový systém na svete sa dá streknúť do tela
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
12. 5. 2021
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

S miniaturizáciou elektroniky sa otvárajú aj niektoré vzrušujúce možnosti, pokiaľ ide o to, čo by sa dalo umiestniť do tela na sledovanie a zlepšovanie zdravia. Výskumníci z Kolumbijskej univerzity teraz predviedli extrémnu verziu tejto technológie a vyvinuli najmenší jednočipový systém, aký bol kedy vytvorený, ktorý môže byť implantovaný s hypodermicku ihlou na meranie teploty vo vnútri tela a možno aj niečo viac.

Od miniatúrnych implantátov, ktoré sledujú hladinu kyslíka v telesných tkanivách, až po drobné senzory, ktoré monitorujú nervové signály v reálnom čase, vedci robia veľké kroky, pokiaľ ide o funkčnosť malých elektronických zariadení. Nový implantát vyvinutý spin-off spoločnosťou Columbia Engineers pritom predstavuje prielom v podobe najmenšieho jednočipového systému na svete. Ide totiž o plne funkčný elektronický obvod s celkovým objemom menej ako 0,1 mm3.

Vďaka tomu je toto zariadenie malé ako prachový roztoč a oveľa menšie ako najmenší počítač na svete. Zariadenie má tvar kocky s rozmermi 0,3 mm pozdĺž každej strany. Malý čip, ktorý je viditeľný iba pod mikroskopom, si vyžadoval netradičný prístup, najmä pokiaľ ide o spôsob komunikácie a napájanie.

Tam, kde môže byť malá elektronika vybavená vysokofrekvenčnými (RF) modulmi na vysielanie a príjem elektromagnetických rádiových signálov, sú tieto vlnové dĺžky príliš veľké na to, aby sa dali použiť s takým malým zariadením. Ultrazvukové vlnové dĺžky sú na druhej strane pri danej frekvencii oveľa menšie, pretože rýchlosť zvuku je oveľa menšia ako rýchlosť svetla, po ktorej sa pohybujú elektromagnetické vlny. Tím teda zahrnul piezoelektrický menič, ktorý funguje ako „anténa“ na bezdrôtové napájanie a komunikáciu pomocou ultrazvuku.

Najmenší jednočipový systém na svete je umiestnený na hrote hypodermickej ihly.

Táto technológia v kombinácii s integrovaným snímačom s nízkou spotrebou robí z čipu sondu na snímanie teploty v reálnom čase, čo mu umožňuje monitorovať telesnú teplotu a tiež kolísanie teploty vyvolané terapeutickou aplikáciou ultrazvuku. Schopnosti implantátu sa demonštrovali na živých laboratórnych myšiach, kde sa používal na neurostimuláciu ultrazvukom, a až sedem čipov im bolo naraz implantovaných intramuskulárnou injekciou.

Vedci si predstavujú, že tieto typy čipov by sa mohli implantovať do ľudského tela a potom by pomocou bezdrôtového signálu prenášali cez ultrazvuk informácie o tom, čo merajú. V súčasnej podobe je to obmedzené na telesnú teplotu, ale ďalšie možnosti zahŕňajú meranie krvného tlaku, hladiny glukózy a dýchacie funkcie.

Výskum bol publikovaný v časopise Science Advances.