Smartwatches og andre wearables bliver bedre og bedre, når det kommer til at overvåge vores vitale tegn og anden biometri. Men hvad nu hvis brugerne i stedet for at spænde på en wearable i stedet var i stand til at overvåge deres krop processer ved at injicere en trådløs, implanterbar chip for at måle deres helbred fra indersiden af deres kroppe? Og hvad hvis nævnte chip var næsten ufatteligt lille, omkring størrelsen af en støvmide og kun synlig, når den blev undersøgt under et mikroskop?
Indhold
- Den næste generation af sundhedssporingsteknologi
- Tingene kan blive endnu mindre
Det har ingeniører ved Columbia University School of Engineering and Applied Science udviklet. I samarbejde med verdens førende chipfremstillingsgigant har de skabt en ultralydsdrevet, injicerbar, fuldt fungerende single-chip system, der er så lille, at det en dag kan trænge ind i menneskekroppen ved hjælp af en kanyle. Når de først er der, tror de, at det kunne bruges til overvågning af kroppen, hvilket indvarsler en alder på sundhedsteknologi, der går langt ud over den nuværende funktionalitet, der tilbydes af en sundhedssporingsenhed som det
Apple Watch.
"Det mest spændende er størrelsen af chippen," Kenneth Shepard, en professor i biomedicinsk teknik ved Columbia, fortalte Digital Trends. »Det er ikke kun størrelsen, men det faktum, at chippen er hele det elektroniske system. Normalt er chips en del af større systemer, der inkluderer andre komponenter for at få dem til at fungere."
Anbefalede videoer
En mobiltelefon, for eksempel, omfatter masser af chips, boards, emballage, antenner og batteri. Det samme gælder for størstedelen af implanteret elektronik, uanset om de er pacemakere eller rygmarvsstimulatorer. Selvom de er små nok til at passe ind i den menneskelige krop, fylder de ikke desto mindre meget. En chip-as-system (CaS) enhed formår på den anden side at komprimere et enkelt integreret kredsløb til en forbløffende lille formfaktor. Den har ingen ledninger og kan integreres med de ekstra transducere, der kræves (i denne undersøgelse piezoelektriske krystaller).
Shepard sagde, at efter hans mening, "CaS-enheder er fremtiden for implantables til alle slags applikationer."
Den næste generation af sundhedssporingsteknologi
Chipsene blev skabt med bistand fra Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, det samme halvledergigant, der laver chipsene til Apples A-serie og M-serie processorer, sammen med masser af andre.
"Disse chips er skabt ved at begynde med et standard komplementært metal-oxid-halvlederstøberi proces, det samme, der bruges til chips, der bruges til computere, mobiltelefoner, [og] biler," sagde Shepard. "Vi bruger TSMC til fab, som er verdens største halvlederstøberi. Når vi først har fået chipsene tilbage [til laboratoriet], skal vi gøre to ting: Vi skal integrere de piezoelektriske transducere behov for at interface til ultralyd, og vi skal skære og tynde selve chippen ned til de meget små dimensioner, der kræves her."
I øjeblikket, sagde han, kan chipsene bruges til at måle temperatur. Dette arbejde udføres i første omgang som en del af en større indsats, hvor man ser på måder at overvåge sårheling på, selvom de potentielle anvendelser rækker langt ud over det. Shepard bemærkede, at "mange andre ting kan fornemmes her, og vi arbejder aktivt på disse. En af de mest spændende er specifik genkendelse af biomarkører." Nogle af de biomarkører, de er interesserede i at indsamle, inkluderer blandt andet blodtryk, glukose og respiration.
I sidste ende kan injicerbare chips som denne spille en værdifuld rolle i diagnosticering og behandling af specifikke lidelser hos patienter. Når de er kommet ind i kroppen, er holdets ambition at lade chipsene kommunikere information fra kroppen ved hjælp af ultralyd. Det betyder, at en af disse chips kunne injiceres i en specifik del af patienten og derefter være i stand til at levere realtidsdata om ændringer.
Tingene kan blive endnu mindre
Indtil videre er dette et igangværende arbejde. Chipsene mangler endnu at blive sprøjtet ind i et menneskeligt emne og er i øjeblikket mere et bevis på, hvor lille en chip det er muligt at lave. Som med ethvert medicinsk gennembrud skal dette gennemgå masser af kliniske forsøg, før der er nogen chance for, at det bliver gjort tilgængeligt på markedet.
Tro ikke, at holdet har nået den nederste ende af størrelsesspektret med hensyn til, hvor små dets chips kunne blive. Hvor blændende dette end kan være som et udstillingsvindue for miniaturisering i aktion, sagde Shepard, at der er meget mere at gøre.
"Ja, det kan vi," sagde han og svarede på spørgsmålet om, hvorvidt fremtidige chips kan blive mindre. "Bliv hængende. Jeg vil ikke sige for meget endnu om andre ting, vi arbejder på, men mindre - faktisk meget mindre - er bestemt på vej."
Et papir, der beskriver arbejdet, med titlen "Anvendelse af en sub-0,1 mm3 implanterbar splint til in vivo trådløs temperaturføling i realtid," blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Science Advances.
Redaktørens anbefalinger
- Denne pære kan spore din søvn og overvåge din puls på afstand
- IBMs bærbare teknologi overvåger dit helbred ved at kontrollere din håndstyrke
