Winziger neuer injizierbarer Chip verfolgt Daten aus dem Inneren Ihres Körpers

Smartwatches und andere Wearables werden immer besser, wenn es um die Überwachung unserer Vitalfunktionen und anderer biometrischer Daten geht. Aber was wäre, wenn Benutzer statt eines tragbaren Geräts stattdessen ihren Körper überwachen könnten? Prozesse, indem sie einen drahtlosen, implantierbaren Chip injizieren, um ihre Gesundheit aus dem Inneren ihres Körpers zu messen Körper? Und was wäre, wenn dieser Chip fast unvorstellbar klein wäre, etwa so groß wie eine Hausstaubmilbe und nur unter dem Mikroskop sichtbar wäre?

Das haben Ingenieure der Columbia University School of Engineering and Applied Science entwickelt. In Zusammenarbeit mit dem weltweit führenden Chiphersteller haben sie ein ultraschallbetriebenes, injizierbares Gerät entwickelt Ein funktionierendes Ein-Chip-System, das so winzig ist, dass es eines Tages über eine Injektionsnadel in den menschlichen Körper gelangen könnte. Sobald es dort angekommen ist, glauben sie, dass es dann für die Überwachung im Körper genutzt werden könnte, was ein Zeitalter von einläuten würde Gesundheitstechnologie, die weit über die aktuelle Funktionalität eines Gesundheitsüberwachungsgeräts wie z. B. hinausgeht Die

„Am spannendsten ist die Größe des Chips“ Kenneth Shepard, Professor für Biomedizintechnik an der Columbia, sagte gegenüber Digital Trends. „Es kommt nicht nur auf die Größe an, sondern auch auf die Tatsache, dass der Chip das gesamte elektronische System darstellt. Normalerweise sind Chips Teil größerer Systeme, die andere Komponenten enthalten, damit sie funktionieren.“

Ein Mobiltelefon beispielsweise besteht aus vielen Chips, Platinen, Verpackungen, Antennen und Akku. Das Gleiche gilt für die meisten implantierten elektronischen Geräte, seien es Herzschrittmacher oder Rückenmarksstimulatoren. Obwohl sie klein genug sind, um in den menschlichen Körper zu passen, nehmen sie dennoch viel Volumen ein. Ein Chip-as-System (CaS)-Gerät hingegen schafft es, einen einzelnen integrierten Schaltkreis in einen umwerfend kleinen Formfaktor zu komprimieren. Es kommt ohne Kabel aus und kann mit allen erforderlichen zusätzlichen Wandlern (in dieser Studie piezoelektrische Kristalle) integriert werden.

Shepard sagte, dass seiner Meinung nach „CaS-Geräte die Zukunft implantierbarer Geräte für alle Arten von Anwendungen sind.“

Die nächste Generation der Gesundheits-Tracking-Technologie

Die Chips wurden mit Unterstützung der Taiwan Semiconductor Manufacturing Company hergestellt Halbleiterriese, der neben vielen anderen Chips auch die Chips für die Prozessoren der A- und M-Serie von Apple herstellt Andere.

„Diese Chips werden ausgehend von einer standardmäßigen komplementären Metalloxid-Halbleiter-Gießerei hergestellt „Derselbe Prozess wird auch für Chips verwendet, die für Computer, Mobiltelefone und Autos verwendet werden“, sagte er Shepard. „Wir nutzen TSMC für Fab, die weltweit größte Halbleitergießerei. Sobald wir die Chips zurück [im Labor] haben, müssen wir zwei Dinge tun: Wir müssen die piezoelektrischen Wandler integrieren Wir benötigen eine Schnittstelle zum Ultraschall, und wir müssen den Chip selbst auf die erforderlichen sehr kleinen Abmessungen zuschneiden und verdünnen Hier."

Derzeit könnten die Chips zur Temperaturmessung eingesetzt werden, sagte er. Diese Arbeit wird zunächst als Teil einer größeren Anstrengung durchgeführt, die nach Möglichkeiten zur Überwachung der Wundheilung sucht, obwohl die potenziellen Anwendungen weit darüber hinausgehen. Shepard bemerkte: „Hier sind noch viele andere Dinge zu spüren, und wir arbeiten aktiv daran. Eine der faszinierendsten ist die spezifische Erkennung von Biomarkern.“ Zu den Biomarkern, die sie sammeln möchten, gehören unter anderem Blutdruck, Glukose und Atmung.

Letztendlich könnten injizierbare Chips wie dieser eine wertvolle Rolle bei der Diagnose und Behandlung spezifischer Beschwerden bei Patienten spielen. Sobald sie in den Körper eingedrungen sind, besteht das Ziel des Teams darin, den Chips zu ermöglichen, Informationen aus dem Körper per Ultraschall zu übermitteln. Das bedeutet, dass einer dieser Chips in einen bestimmten Teil des Patienten injiziert werden könnte und dann in der Lage wäre, Echtzeitdaten über Veränderungen zu liefern.

Es kann sogar noch kleiner werden

Dies ist vorerst noch in Arbeit. Die Chips müssen noch einem Menschen injiziert werden und sind derzeit eher ein Proof of Concept dafür, wie klein ein Chip sein kann. Wie bei jedem medizinischen Durchbruch muss auch dieser zahlreiche klinische Studien durchlaufen, bevor überhaupt eine Chance besteht, dass er auf den Markt kommt.

Glauben Sie nicht, dass das Team im Hinblick darauf, wie klein seine Chips werden könnten, das untere Ende des Größenspektrums erreicht hat. So beeindruckend dies als Demonstration der Miniaturisierung in Aktion auch sein mag, Shepard sagte, dass es noch viel zu tun gibt.

„Ja, das können wir“, antwortete er auf die Frage, ob zukünftige Chips kleiner werden könnten. "Bleiben Sie dran. Ich möchte noch nicht zu viel über andere Dinge sagen, an denen wir arbeiten, aber kleinere – tatsächlich viel kleinere – sind definitiv in Arbeit.“

Kürzlich wurde ein Artikel mit dem Titel „Anwendung eines implantierbaren Sub-0,1-mm3-Teils für die drahtlose In-vivo-Echtzeit-Temperaturmessung“ beschrieben, in dem die Arbeit beschrieben wird veröffentlicht in der Zeitschrift Science Advances.

Empfehlungen der Redaktion

• Diese Glühbirne kann Ihren Schlaf verfolgen und Ihre Herzfrequenz aus der Ferne überwachen
• Die tragbare Technologie von IBM überwacht Ihre Gesundheit, indem sie Ihre Handkraft überprüft