Nutikellad ja muud kantavad seadmed muutuvad meie eluliste näitajate ja muude biomeetriate jälgimisel aina paremaks. Aga mis siis, kui kasutajad saaksid selle asemel, et kanda riideid, oma keha jälgida protsesse, süstides juhtmevaba siirdatava kiibi, et mõõta nende tervist nende seestpoolt kehad? Ja mis siis, kui see kiip oleks peaaegu kujuteldamatult väike, umbes tolmulesta suurune ja nähtav ainult mikroskoobi all uurides?
Sisu
- Järgmise põlvkonna tervise jälgimise tehnoloogia
- Asjad võivad muutuda veelgi peenemaks
Seda on Columbia ülikooli tehnika- ja rakendusteaduste kooli insenerid välja töötanud. Koostöös maailma juhtiva kiipide valmistamise hiiglasega on nad loonud ultraheliga töötava, süstitava, täielikult toimiv ühekiibiline süsteem, mis on nii pisike, et võib ühel päeval nahaaluse nõela kaudu inimkehasse siseneda. Kohale jõudes usuvad nad, et seda saab seejärel kasutada kehasiseseks jälgimiseks, mis juhatab sisse vanuse tervisetehnoloogia, mis läheb palju kaugemale praegusest funktsioonist, mida pakuvad tervisejälgimisseadmed, nagu näiteks a Apple Watch.
"Kõige põnevam on kiibi suurus," Kenneth Shepard, Columbia biomeditsiinitehnika professor, rääkis Digital Trendsile. "Asi pole mitte ainult suuruses, vaid ka selles, et kiip on kogu elektrooniline süsteem. Tavaliselt on kiibid osa suurematest süsteemidest, mis sisaldavad nende toimimiseks muid komponente.
Soovitatavad videod
Näiteks mobiiltelefon sisaldab palju kiipe, tahvleid, pakendeid, antenne ja akut. Sama kehtib ka enamiku implanteeritud elektroonikaseadmete kohta, olgu need siis südamestimulaatorid või seljaaju stimulaatorid. Kuigi need on piisavalt väikesed, et inimkehasse mahtuda, võtavad nad siiski palju mahtu. Kiip-as-system (CaS) seade seevastu suudab suruda ühe integraallülituse hämmastavalt väikeseks vormiteguriks. Sellel pole juhtmeid ja seda saab integreerida mis tahes täiendavate anduritega (selles uuringus piesoelektriliste kristallidega).
Shepard ütles, et tema arvates on CaS-seadmed igasuguste rakenduste jaoks implanteeritavate seadmete tulevik.
Järgmise põlvkonna tervise jälgimise tehnoloogia
Kiibid loodi sama Taiwan Semiconductor Manufacturing Company abiga pooljuhthiiglane, mis toodab kiipe Apple'i A-seeria ja M-seeria protsessoritele koos paljude teised.
"Need kiibid luuakse standardsest täiendavast metalloksiidi-pooljuhtide valukojast protsess, sama, mida kasutatakse arvutite, mobiiltelefonide ja [ja] autode jaoks kasutatavate kiipide jaoks, ”ütles Shepard. "Fabi jaoks kasutame TSMC-d, mis on maailma suurim pooljuhtide valukoda. Kui saame kiibid [laborisse] tagasi, peame tegema kahte asja: me peame integreerima piesoelektrilised muundurid Vajalik ultraheliga liidestamiseks ning me peame lõikama ja õhukeseks kiibi enda nõutavateks väga väikesteks mõõtmeteks siin."
Praegu saab tema sõnul kiipe kasutada temperatuuri tuvastamiseks. Seda tööd tehakse esialgu osana suurematest jõupingutustest, mis otsivad võimalusi haavade paranemise jälgimiseks, kuigi potentsiaalsed rakendused ulatuvad sellest palju kaugemale. Shepard märkis, et "siin on tajutav palju muid asju ja me töötame nende kallal aktiivselt. Üks intrigeerivamaid on biomarkerite konkreetne äratundmine. Mõned biomarkerid, mille kogumisest nad huvitatud on, hõlmavad muu hulgas vererõhku, glükoosi ja hingamist.
Lõppkokkuvõttes võivad sellised süstitavad kiibid mängida väärtuslikku rolli patsientide konkreetsete vaevuste diagnoosimisel ja ravimisel. Kui nad on kehasse sisenenud, on meeskonna eesmärk võimaldada kiipidel ultraheli abil kehast teavet edastada. See tähendab, et ühe neist kiibidest saab süstida patsiendi konkreetsesse ossa ja see suudab seejärel anda reaalajas andmeid muudatuste kohta.
Asjad võivad muutuda veelgi peenemaks
Praegu on see töö pooleli. Kiipe ei ole veel inimsubjektisse süstitud ja need on praegu pigem tõestus selle kohta, kui väikese kiibi on võimalik teha. Nagu iga meditsiinilise läbimurde puhul, peab see läbima palju kliinilisi uuringuid, enne kui see turule jõuab.
Ärge arvake, et meeskond on jõudnud suurusspektri alumisse otsa selles osas, kui väikeseks võivad selle kiibid olla. Nii pimestav kui see ka miniaturiseerimise näitena võib olla, ütles Shepard, et teha on veel palju.
"Jah, me saame," ütles ta, vastates küsimusele, kas tulevased kiibid võivad muutuda väiksemaks. "Püsige lainel. Ma ei taha veel liiga palju rääkida muudest asjadest, mille kallal töötame, kuid väiksemad – tegelikult palju väiksemad – on kindlasti töös.
Hiljuti ilmus tööd kirjeldav paber pealkirjaga "Alle-0,1-mm3 implanteeritava moti rakendamine in vivo reaalajas juhtmevaba temperatuuri tuvastamiseks". avaldati ajakirjas Science Advances.
Toimetajate soovitused
- See lambipirn suudab jälgida teie und ja jälgida teie pulssi kaugelt
- IBMi kantav tehnoloogia jälgib teie tervist, kontrollides teie käte tugevust
