Les montres intelligentes et autres appareils portables sont de plus en plus perfectionnés lorsqu'il s'agit de surveiller nos signes vitaux et d'autres données biométriques. Et si, au lieu d’attacher un appareil portable, les utilisateurs pouvaient surveiller leur corps? processus en injectant une puce implantable sans fil pour mesurer leur santé de l’intérieur de leur corps? Et si cette puce était incroyablement petite, de la taille d’un acarien et visible uniquement lorsqu’elle est examinée au microscope ?
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- La prochaine génération de technologies de suivi de la santé
- Les choses peuvent devenir encore plus petites
C’est ce qu’ont développé les ingénieurs de la Columbia University School of Engineering and Applied Science. En collaboration avec le premier géant mondial de la fabrication de puces, ils ont créé un produit entièrement injectable, alimenté par ultrasons. système à puce unique fonctionnel, si petit qu’il pourrait un jour pénétrer dans le corps humain au moyen d’une aiguille hypodermique. Une fois sur place, ils pensent qu’il pourrait ensuite être utilisé pour la surveillance du corps, ouvrant ainsi la voie à une ère de une technologie de santé qui va bien au-delà des fonctionnalités actuelles offertes par un appareil de suivi de la santé comme le
Apple Watch.
« Ce qui est le plus intéressant, c'est la taille de la puce » Kenneth Shepard, professeur de génie biomédical à Columbia, a déclaré à Digital Trends. « Ce n’est pas seulement la taille, mais aussi le fait que la puce représente l’ensemble du système électronique. Normalement, les puces font partie de systèmes plus vastes qui incluent d’autres composants pour les faire fonctionner.
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Un téléphone portable, par exemple, comprend de nombreuses puces, cartes, emballages, antennes et batteries. Il en va de même pour la majorité des appareils électroniques implantés, qu’il s’agisse de stimulateurs cardiaques ou de stimulateurs de la moelle épinière. S’ils sont suffisamment petits pour tenir dans le corps humain, ils prennent néanmoins beaucoup de volume. Un dispositif Chip-as-System (CaS), en revanche, parvient à compresser un seul circuit intégré dans un format incroyablement petit. Il ne comporte aucun fil et peut être intégré à tous les transducteurs supplémentaires requis (dans cette étude, des cristaux piézoélectriques).
Shepard a déclaré que, selon lui, « les dispositifs CaS sont l’avenir des implantables pour toutes sortes d’applications ».
La prochaine génération de technologies de suivi de la santé
Les puces ont été créées avec l'aide de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, la même géant des semi-conducteurs qui fabrique les puces des processeurs Apple des séries A et M, ainsi que de nombreux autres.
«Ces puces sont créées en commençant par une fonderie complémentaire standard métal-oxyde-semi-conducteur processus, le même que celui utilisé pour les puces utilisées pour les ordinateurs, les téléphones portables et les automobiles », a déclaré Shepard. « Nous utilisons TSMC pour Fab, qui est la plus grande fonderie de semi-conducteurs au monde. Une fois que nous avons ramené les puces [au laboratoire], nous devons faire deux choses: Nous devons intégrer les transducteurs piézoélectriques. nécessaire pour s'interfacer avec les ultrasons, et nous devons couper et affiner la puce elle-même jusqu'aux très petites dimensions requises ici."
Actuellement, a-t-il déclaré, les puces peuvent être utilisées pour détecter la température. Ce travail est initialement réalisé dans le cadre d’un effort plus large visant à rechercher des moyens de surveiller la cicatrisation des plaies, bien que les applications potentielles vont bien au-delà. Shepard a noté que « beaucoup d’autres choses peuvent être ressenties ici, et nous y travaillons activement. L’un des plus intrigants est la reconnaissance spécifique des biomarqueurs. Certains des biomarqueurs qu’ils souhaitent collecter comprennent, entre autres, la pression artérielle, le glucose et la respiration.
En fin de compte, des puces injectables comme celle-ci pourraient jouer un rôle précieux dans le diagnostic et le traitement de maladies spécifiques chez les patients. Une fois entrées dans l’organisme, l’ambition de l’équipe est de permettre aux puces de communiquer des informations provenant du corps par le biais d’ultrasons. Cela signifie qu’une de ces puces pourrait être injectée dans une partie spécifique du patient et serait alors en mesure de fournir des données en temps réel sur les changements.
Les choses peuvent devenir encore plus petites
Pour l’instant, cela reste un travail en cours. Les puces n’ont pas encore été injectées à un sujet humain et constituent actuellement davantage une preuve de concept de la taille d’une puce qu’il est possible de fabriquer. Comme pour toute avancée médicale, celle-ci devra faire l’objet de nombreux essais cliniques avant d’avoir la moindre chance d’être disponible sur le marché.
Ne pensez pas que l’équipe a atteint l’extrémité inférieure du spectre de taille en termes de taille de ses puces. Aussi éblouissant que cela puisse paraître en tant que vitrine de la miniaturisation en action, Shepard a déclaré qu’il y avait encore beaucoup à faire.
"Oui, nous le pouvons", a-t-il répondu, répondant à la question de savoir si les futures puces pourraient devenir plus petites. "Restez à l'écoute. Je ne veux pas encore trop en dire sur les autres projets sur lesquels nous travaillons, mais des projets plus petits – en fait, beaucoup plus petits – sont définitivement en préparation.
Un article décrivant le travail, intitulé « Application of a sub–0.1-mm3 implantable mote for in vivo real-time wireless temperature sensing », a récemment été publié. publié dans la revue Science Advances.
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